Fontele cenusii cristalizeaza partial sau in totalitate dupa sistemul stabil Fe-grafit, in conditiile unei viteze lente de racire, in prezenta elementelor grafitizante si in absenta celor antigrafitizante. Din aceast 9; cauza fontele cenusii contin carbon liber sub forma de grafit (CG):
Ct = CS + CG + CFe3C.
Prezenta grafitului da aspectul cenusiu al suprafetei de rupere si denumirea fontei. Din punct de vedere practic, fontele care contin grafit reprezinta cele mai utilizate aliaje de turnatorie pentru constructia de masini.
Fontele cenusii obisnuite au urmatoarele caracteristici:
pret de cost mai scazut decat otelurile, pentru ca se topesc si se toarna la temperaturi mai mici;
bune proprietati de turnare, contractie la solidificare mai mica decat a otelurilor, fluiditate ridicata, care permit realizarea de piese cu pereti subtiri, forme complexe, nerealizabile prin metode mecanice;
caracteristici mecanice de rezistenta si tenacitate inferioare otelurilor;
neforjabilitate si deformabilitate plastica practic nula;
grafitul asigura o buna prelucrabilitate prin aschiere, capacitate mare de amortizare a vibratiilor, proprietati lubrifiante in conditii de frecare uscata, insensibilitate la crestaturi, rezistenta la coroziune in mediile corozive obisnuite.
prin modificarea conditiilor de elaborare, turnare sau prin tratament termic se poate obtine cantitatea, marimea, forma si modul de distributie a grafitului, cu efecte pozitive asupra caracteristicilor mecanice si a ariei aplicatiilor.
Clasificarea fontelor de turnatorie se face dupa modul de elaborare, compozitia chimica, natura masei metalice, distributia si forma grafitului.
1. Dupa modul de elaborare
- fonta de prima fuziune, obtinuta in furnal, folosita ca materie prima pentru oteluri si fonta de a doua fuziune;
- fonta de a doua fuziune elaborata in cubilouri sau cuptoare electrice, prin retopirea fontei de furnal cu adaosuri de fier vechi, deseuri de fonta, feroaliaje si fondanti pentru reglarea compozitiei chimice si puritatii. Este utilizata pentru turnarea pieselor in constructia de masini.
2. Dupa compozitia chimica fontele cenusii se impart in:
- fonte nealiate, care contin Fe, C si elemente insotitoare permanente in concentratii mai mari ca la oteluri: Si-1-3,5%; Mn=0,5-1,5%; S=0,10-0,15%; P=0,1-0,65%. In functie de structura de echilibru sunt fonte:
. hipoeutectice, la care EC = 2,08 - 4,26%;
. eutectice cu EC ≈ 4,26%;
. hipereutectice, la care EC >4,26%
unde EC reprezinta echivalentul in carbon, care tine cont de actiunea grafitizanta a elementelor insotitoare siliciu si fosfor. EC se determina cu relatia:
EC = C + 0,31Si + 0,27P
- fonte aliate, care contin si elemente de aliere: Si>3,5%; Mn>1,5%, Ni, Al, Cr, Mo, V.
3. Dupa natura masei metalice (fig. 9.22) sunt:
- fonte cenusii feritice, la care intreaga cantitate de carbon nedizolvat in fier se gaseste sub forma de grafit (Ct = CS + CG; CFe3C=0). Se obtin in conditiile descompunerii complete a cementitei. Contin ferita si grafit lamelar.
- fonte cenusii ferito-perlitice, care contin sub 0,7 %C legat chimic in cementita (CFe3C <0,7%). Se obtin in conditiile descompunerii partiale a cementitei eutectoide. Structura contine ferita, perlita si grafit lamelar.
- fonte cenusii perlitice, care contin 0,7-0,8 %C legat chimic in cementita (CFe3C ≈ 0,7-0,8%). Se obtin in conditiile stabilitatii cementitei eutectoide. Structura contine perlita si grafit lamelar.
- fonte cenusii perlito-cementitice sau pestrite,
care contin peste 0,8%C legat chimic in cementita (CFe3C
> 0,8%). Se obtin in conditiile stabilitatii cementitei
eutectoide cat si unei parti din cementita secundara,
uneori eutectica. Structura lor contine perlita, cementita
secundara, (uneori ledeburita) si grafit.
- fonte cenusii fosforoase care sunt fonte perlitice cu un continut marit de fosfor. In structura apare si un eutectic ternar fosforos numit Steadita, alcatuit din perlita, cementita si fosfura de fier Fe3P (CFe3C > 0,8%).
Rezistenta maxima a fontei corespunde masei metalice perlitice, iar cea mai mare duritate la fontele perlito-cementitice si fosforoase. Cea mai mare capacitate de
amortizare a vibratiilor apartine masei metalice feritice, la care cantitatea de grafit este maxima.
4. Dupa modul de distributie al grafitului (fig. 9.23): A - uniform distribuit, B - in rozete, C - neuniform distribuit, D - interdendritic neorientat, E - interdendritic orientat.
Modul de distributie al grafitului este determinat de compozitia baii topite si capacitatea de germinare a grafitului. Formele A si B corespund topiturilor hipoeutectice industriale foarte impure, la care are loc germinarea eterogena a grafitului cu subracire foarte mica. Forma A apare la fontele cenusii hipoeutectice modificate, la care germinarea grafitului este intensificata prin adaugarea suplimentar in topitura de elemente modificatoare. Forma B de distributie este specifica fontelor cenusii hipoeutectice obisnuite. Grafitul C neuniform distribuit apare la fontele hipereutectice, care contin separari grosiere de grafit primar. Distributiile D si E corespund unor fonte foarte pure, cu continut redus de carbon, la care germinarea grafitului are loc la subraciri mari. Forma D corespunde zonei echiaxiale, iar E zonei columnare a lingoului.
Cele mai bune proprietati mecanice corespund distributiei A,
cele mai reduse distributiei C. Distributiile D si E
asigura rezistenta la soc termic. Distribitia C
prezinta capacitatea maxima de amortizare a vibratiilor.
5. Dupa forma grafitului (fig. 9.24):
fonte cenusii obisnuite cu grafit lamelar cu varfuri ascutite (a). Rapotul dintre lungimea L si grosimea d a separarii de grafit este L/d >50;
- fonte cenusii modificate cu grafit lamelar cu varfuri rotunjite (b), cu L/d =25-50;
- fonte cenusii modificate cu grafit vermicular (c), cu L/d = 2-10;
- fonte maleabile cu grafit de recoacere sau in cuiburi (d), cu L/d = 1,5 -2;
- fonte cenusii modificate cu grafit nodular (e), la care L/d = 1;
Cele mai bune caracteristici mecanice de rezistenta, plasticitate si tenacitate sunt la formele compacte de grafit, nodular sau in cuiburi. Cele mai reduse la fonta cenusie obisnuita cu grafit lamelar cu varfuri ascutite.
