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Forging & casting
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Materials
Les différents métaux et alliages utilisés possèdent chacun des propriétés particulières qui confèrent aux pièces réalisées des capacités de résistance mécanique, des degrés de légèreté, de conductivité… différents. Ils sont donc choisis en fonction de la destination de chaque application selon un cahier des charges précis établi avec le client.

Les métaux ferreux :
des alliages de fer et de carbone, associés à d’autres éléments

Les aciers : alliages de fer et de carbone (< 0,6%)

Les aciers sont des alliages de fer et de carbone dont le taux est en général inférieur à 0,6% présentant d'excellentes caractéristiques mécaniques. L'augmentation du pourcentage de carbone améliore la dureté, la résistance à la rupture, la limite élastique, la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et la trempabilité, mais elle diminue la malléabilité, la résilience et la soudabilité.

Les aciers représentent environ 95% des métaux utilisés dans le secteur de la forge, contre 12% de ceux utilisés dans le secteur de la fonderie, et sont classés en 3 grandes familles principales

   Aciers carbone

 

Automobile, Poids lourd, TP, Agricole, outillage à main, coutellerie, arbres de transmission,…

   Aciers faiblement alliés

 

Automobile, Poids lourd, TP, Agricole, coutellerie, arbres de transmission,…

   Aciers fortement alliés :

   Aciers inox

   Aciers réfractaires

   Aciers outils

Chimie, nucléaire, alimentaire, aéro, energie, petrole

 

 

L’ajout d’éléments influence les caractéristiques mécaniques des pièces produites, par exemple :

 

- le Manganèse (Mn) : augmente la limite élastique, la trempabilité et la résistance à l’abrasion

- le Nickel (Ni) : augmente la résistance aux chocs et à la corrosion

- le Silicium (Si) : augmente la limite élastique

- le Tungstène (W) : augmente la résistance à l’usure et à la chaleur

- le Molybdène (Mo) : augmente la résistance à l’usure et à la chaleur

- le Vanadium (V) : augmente la résistance à l’usure et aux déformations

 

Des gammes de caractéristiques mécaniques étendues sont obtenues après traitement thermique.

 

Les fontes : des alliages de fer et de carbone (2,5 à 4%)

Les fontes sont des alliages où le taux de carbone est élevé (2,5 à 4%).

Il s’agit d’un matériau présentant de très bonnes propriétés d’utilisation mais peu d’élasticité à la traction. Cela tient à la présence du carbone sous forme de lamelles de graphite libre qui cristallise dans la matrice métallique, celles-ci créent des amorces de rupture entraînant une certaine fragilité : ces fontes sont dénommées fontes à graphite lamellaire.

Pour améliorer leurs propriétés, on a recours à des éléments d’addition (nickel, chrome ...). Il s’agit alors de fontes dites alliées dont la teneur en carbone est généralement inférieure à 3%.

 

Les fontes à graphite sphéroïdal possèdent des caractéristiques qui dépassent celles de certains aciers, notamment en ce qui concerne leur résistance à la fatigue : cela tient au fait que dans ces fontes le graphite cristallise sous forme de petites sphères et non de lamelles.

 

 

Fonte à graphite lamellaire (GL)

+ Bonne usinabilité, rigidité, résistance à la corrosion et à la compression, bonne absorption des vibrations, excellente coulabilité
- Fragile comparée aux aciers et à la fonte GS

Machines-outils, pièces mécaniques, chauffage, contrepoids, automobile

Fonte à graphite sphéroïdal (GS)

+ Caractéristiques mécaniques élevées, grande ductilité, bonne usinabilité en structure ferritique et assez bonne en perilitique, bonne coulabilité et soudabilité, bonne élasticité

Pièces mécaniques, pièces automobiles (pièces de liaison au sol, pièces de sécurité : composants moteurs type vilebrequins, freinage, freinage, supports de fusée de roue…), pièces ferroviaires, agricoles, hydrauliques, pour travaux publics, tuyaux d’adduction d’eau

Fonte à graphite vermiculaire (GV)

+ Avec un graphite dont la forme est comprise entre les lamelles et les sphères, la FGV allie les avantages de la FGL sans ses inconvénients (Fragilité)

-  La principale difficulté est la maîtrise reproductibilité de sa structure

Transports terrestres : carters-cylindres et culasses de gros moteurs (2,5 à 7 litres de cylindrée) en véhicules particuliers, et  camion

 

 

Métaux non-ferreux :
alliages ne comprenant pas de fer, ou dans des proportions très faibles

Cuivres et alliages cuivreux

Le cuivre est le premier métal travaillé par l'homme avec l'or. Il est facile à travailler, ses alliages sont utilisés en forge comme en fonderie, et ses usages très diversifiés. On peut citer en principales caractéristiques une excellente résistance à la corrosion et très bonne conductibilité électrique.

Bronze (Cuivre-Etain)

+ Conductivité électrique et thermique parmi les plus élevées

Excellente coulabilité

Faible dureté l’usinage et la découpe

Résistance à l’usure (propriétés anti-frottement)

Amagnétisme

Soudabilité et aptitude au brasage

Aptitude au polissage et aux traitements de décoration

Bon coefficient de dilatation

Bonne résistance mécanique et dureté

Résistance à la corrosion particulièrement en milieu marin

Caractéristiques mécaniques élevées

Cloches, équipements électriques et électroniques, connectique, échangeurs de chaleur, robinetterie industrielle et sanitaire, plomberie, construction navale aérospatiale et aéronautique, pièces d’étanchéité en milieu marin, échangeurs marins, énergie nucléaire, automobile, ferroviaire, bâtiment, plomberie

Laiton (Cuivre-Zinc)

Cupro-aluminiums (Cuivre-Aluminium)

 

Alliages légers et ultralégers

 

Les alliages légers sont élaborés à partir d’aluminium et les alliages ultra légers à partir de magnésium. Les principales propriétés de l'aluminium sont sa légèreté, sa bonne résistance à l'oxydation et sont excellente conductivité électrique et thermique.

 

Alliages d’aluminium et de silicium

+ Légèreté, bonne coulabilité, usinabilité et propriétés d'aspect

Automobile, aéronautique et spatial, mécanique, chimie

Alliages d’aluminium et de cuivre

+ Bonnes caractéristiques mécaniques, bonne usinabilité
- Mauvaise tenue à la corrosion, criquabilité importante

Tuyauteries, raccords

Alliages d’aluminium et de magnésium

+ Bonne usinabilité et grande résistance à la corrosion
- Coulabilité moins bonne et criquabilité importante

Piston, aubes de compresseurs

 

Alliages de zinc et zamak

Les alliages de zinc sont le plus souvent alliés à l’aluminium (de 4 à 30%) et contiennent parfois de faibles additions de magnésium (de 0,012 à 0,06%) et de cuivre (jusqu’à 3%).

 Le plus couramment utilisé (95% du marché) est appelé zamak (zinc pur à 99,995%).

 Sa coulabilité et sa bonne pénétration en font un alliage adapté à la coulée sous-pression qui permet d’obtenir des pièces minces et/ou de configuration compliquée.

 

Zamak (Aluminium, Magnésium, cuivre)

+ Très bonne coulabilité, stabilité dimensionnelle, résistance à la corrosion

Automobile, bâtiment, décoration, électricité, électronique, parfumerie

 

Les super-alliages

Ces alliages haute performance présentent d'excellentes résistances mécaniques, notamment en fatigue thermique, corrosion à chaud ou torsion

 

Hastelloy

Inconel

Monel

+ Bonne résistance mécanique (pression, torsion, fatigue), résistance à la corrosion, grande résistance à hautes températures

Aéronautique (turbines, turboréacteurs), sport automobile, marine

News
August 8 2017

La Revue Forge Fonderie : parution du numéro 10 !

Le numéro 10 de La Revue Forge Fonderie est en ligne ! 
Au sommaire de ce numéro d'été :
EDITORIAL : Alerte à MALIBU (du futur) !
TECHNIQUES FORGE ET FONDERIE : Phénomènes de ségrégation dans les produits sidérurgiques
FORGE ET FONDERIE X.0 : Working Group X.0
ECONOMIE ET STATISTIQUES : Les chiffres clés de la profession
HISTOIRE : Amédée Bollée, un fondeur au service de la Défense nationale (1870-1871)
FORMATION : Zoom sur l’analyse prospective sur les secteurs de l’élaboration et la transformation des métaux par forge, fonderie et fabrication additive métallique; Reporters ESFF pour la Fédération Forge Fonderie ; Le catalogue A3F de formations fonderie : un nouvel outil d’apprentissage des métiers
AGENDA : Les rendez-vous de la Profession
LU POUR VOUS : Des informations sélectionnées pour vous

 

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