Fontes et leurs utilisations en BTP Recherche réalisé e par les élèves ingénieurs EHTP: GUISSI Omar & MISSOUR Ibrahim Encadrée par : K.LAHLOU professeur à l ’EHTP

Plan Introduction définition de la fonte Processus d'élaboration Les différents types de la fontes et leurs propriétés 1)la fonte blanche 2) la fonte grise L’utilisation de la fonte en industrie et BTP Conclusion

Introduction: Depuis près de 2 000 ans, on coule des pièces moulées en fonte, qui peuvent être aussi bien des objets d'art, des armes et du matériel militaire ou des objets utilitaires Aujourd'hui, la plupart des métaux utilisées sont des alliages. Un alliage est un mélange d'un métal de base avec un autre métal dans le but d'améliorer ses propriétés physiques La fonte aussi fait partie de ces alliage , elle est considérée un matériaux ferreux car elle contient une grande quantité de fer

Définition scientifique de la fonte: Par abus de langage la fonte est toutes alliages destinées à la fonderie , et parfois Le terme « fonte » est parfois utilisé pour désigner des objets moulés, comme par exemple dans l'expression « fonte d'aluminium » En principe, la fonte est un alliage de fer et de carbone dont les propriétés peuvent être modifiées par l'ajout de petites quantités de silicium, de manganèse , de phosphore et de soufre Le pourcentage du carbone dans la fonte varie entre 2% à 6,67 % (6,67 % étant le seuil de saturation), en dessous de ce pourcentage ce sont les aciers et les fers industriels.

Processus d'élaboration : Hématite mamelonnée le fer est relativement abondant dans l'écorce terrestre (4,7 % en masse) sous forme d’états combinés dans de nombreuses roches. la fonte est obtenu à partir de matières premières naturelles qui sont les minerai de fer. Ces minerais sont un mélange naturel d'oxydes de fer : magnétite Fe3O4, hématite Fe2O3, hématite brune 2 Fe2O3, 3 H2O, Sidérose FeCO3 Hématite

L'élaboration de la fonte se fait dans le haut-Fourneau, la charge introduite dans le gueulard se compose de minerai de fer, de coke métallurgique et d'un fondant.

Sous l'action de leur propre poids, ils descendent peu à peu en se réchauffant jusqu'à la fusion. Le métal fondu composé de la fonte et du laitier s’écoule dans le creuset. Par suite d'une différence sensible entre les masses spécifiques de la fonte et du laitier; ce dernier s'accumule à la surface de la fonte, il est évacué à travers le trou de coulée du laitier situé plus haut que celui de la fonte

Les différents types de la fontes et leurs propriétés

1)Fonte blanche:   Leur solidification se fait suivant le diagramme fer-cémentite. De ce fait, leur structure est formée d'un réseau important de carbures Le carbone s'y trouve sous forme de carbure de fer , la cémentite, (Fe3C). Possédant une bonne coulabilité, et un aspect blanc brillant. obtenues lorsque le refroidissement est assez rapide et la température de coulée est assez basse. La cémentite n'a pas de temps pour se décomposer et l’on obtient une fonte sans graphite. La fonte blanche est très résistante à l'usure; cependant, elle est très cassante et fragile. elle n'est pas très utilisée, car il est difficile de la couler et de l'usiner. On l'emploie quand même dans des applications où sa dureté et sa résistance à l'abrasion peuvent être exploitées, par exemple pour la fabrication de broyeurs, de cylindres, de dents de godet d'excavatrices, etc.

2) Fonte grise Elles sont obtenues lors du refroidissement lent avec une température de coulée assez élevée, alors la cémentite peut se décomposer en donnant du carbone libre sous forme de graphite. Fe C 3 Fe + C L'aspect de la cassure a une couleur grise, ce qui prouve la présence du carbone libre. Et d ’où l’appellation L'élément indispensable pour obtenir une fonte grise est le silicium jusqu'à une teneur de 3 %, ensuite viennent le cuivre et le nickel dont le premier possède un pouvoir antiferritisant énergétique au cours du refroidissement mais facilitant la formation de carbure libre (point dur) et la ferrite libre (point doux) et le second (nickel) possède un pouvoir graphitisant plus meilleur que celui du cuivre, mais un pouvoir antiferritisant négligeable.

très bonne résistance à la corrosion et à la déformation à chaud ; Selon la forme de graphite formé ,on distingue deux types de la fonte grise: Fontes grise à graphite lamellaire : (FGL) C'est la plus courante des fontes grises. Le graphite s'y trouve sous forme de lamelles. Les principales qualités des fontes GL sont : facilité d'usinage ; très bonne résistance à la corrosion et à la déformation à chaud ; très bonne absorption des vibrations ; stabilité dimensionnelle (réalisation de machine outil silencieuse et stable géométriquement) ; excellente coulabilité ; prix du métal peu élevé ; Les principaux défauts : relativement fragile comparé aux aciers et au fonte blanche

b) Fonte à graphite sphéroïdal, aussi appelée fonte ductile(FGS) Fonte dans laquelle le graphite se trouve sous forme de nodules (sphéroïdes). Cette microstructure particulière est obtenue par l'ajout de magnésium dans la fonte peu de temps avant le moulage . Le magnésium s'évapore mais provoque une cristallisation rapide du graphite sous forme de nodules. Cette micro-structure lui donne des caractéristiques mécaniques proches de l'acier. les Principales qualités des fontes GS résistante ductile bonne coulabilité

L’utilisation de la fonte en industrie et BTP La tour Eiffel Pont en fonte

Poteaux en fonte blanche L’appuis de poteau

Égout en fonte grise lamellaire Canalisation en FGL

raccordement canalisation joints

Machines industrielles fraiseuse Rectifieuse cylindrique

Autres utilisations: La fonte, et particulièrement la fonte FGS, est très utilisée par l'industrie automobile pour la fabrication, par moulage puis usinage partiel, des blocs moteur, des étriers et chapes de frein à disque, des tambours de freins ou encore des volants moteurs, organes de suspension, arbre à came, vilebrequin etc. La fonte FGL est incontournable pour la réalisation des plaques de cheminée et d'inserts de cheminée. a fonte FGS est particulièrement utilisée en éléments de voirie comme les grilles et regards d'assainissement a fonte FGS est particulièrement utilisée en éléments de voirie comme les grilles et regards d'assainissement et en ornementation de bâtiments comme les appuis de fenêtre

Conclusion Selon la composition de l’alliage de la fonte , il existe plusieurs type de fontes avec des propriétés différentes On ajout des minéraux dans l’alliage de fonte pour améliorer une propriété particulière Les fontes sont très utilisées en BTP et l’industrie grâce aux propriétés qu’elles présentent

Merci pour votre attention