Fonte maleabileFontele maleabile se obtin din fonte albe hipoeutectice supuse tratamentului termic de recoacere de maleabilizare. Caracterul metastabil al cementitei determina descompunerea cementitei cu formarea grafitului de recoacere (sau in cuiburi), cu tendinta mare de compactizare.
Intr-o prima etapa, se toarna fonta pentru a obtine piesa cu structura de fonta alba. In cea de a doua etapa, piesa este supusa recoacerii de maleabilizare in scopul grafitizarii. Fonta trebuie sa aiba un continut redus de siliciu pentru a permite albirea fontei, dar suficient pentru grafitizarea ulterioara. Cantitatea de carbon trebuie sa fie scazuta pentru a se obtine o cantitate redusa de grafit. Piesele din fonta maleabila au grosimea peretilor 5-20mm, pentru a putea obtine la racirea rapida structura de fonta alba. In functie de procedeul de maleabilizare se pot obtine 2 tipuri de fonte maleabile (fig. 9.28):
1. Fonta maleabila cu inima alba (decarburata), care se obtine din fonta cu compozitia chimica: 2,8-3,4%C; 0,5-0,75%Si; 1,7S+0,15; <0,2% S; <0,15%P. Maleabilizarea are loc intr-un mediu oxidant. Incalzirea are loc la temperatura 980-1050˚C, pentru 80-100ore, urmata de o racire lenta de 5-10˚C/ora pana la 650˚C, apoi in aer. La temperatura de incalzire au loc doua procese:
descompunerea completa a cementitei in austenita si grafit de recoacere:
Fe3C → A + G rec
oxidarea carbonului de la suprafata piesei:
C + O2 → CO2
C + CO2 → 2 CO
Oxidarea carbonului creaza un gradient de concentratie al acestuia in austenita, care favorizeaza decarburarea, prin difuzia continua a carbonului catre suprafata, unde se elimina sub forma de CO sau CO2. Racirea lenta ulterioara favorizeza descompunerea eutectoida a austenitei in ferita si grafit, dupa diagrama de echilibru fazic Fe-grafit:
A → F + G
Structura finala a fontei contine ferita sau ferita si perlita si o cantitate redusa de grafit de recoacere la miezul peretelui piesei. Proprietatile mecanice sunt de plasticitate ridicata si rezistenta redusa: Rm min. = 270-570N/mm2, duritatea HBmax. = 230-250daN/mm2, Amin = 3-12% si ajunge pana la 35% in cazul pieselor cu pereti subtiri decarburate complet. Este o fonta sudabila.
Aplicatiile fonte maleabile cu inima alba sunt limitate deoarece este un procedeu mai complicat, se preteaza mai putin la productia de serie, limiteaza grosimea peretilor pieselor, iar durata tratamentului de decarburare creste cu grosimea peretilor. Costul este ridicat. Se preteaza la piese mici si subtiri, dar tendinta este de a fi inlocuita de fonta maleabila cu miez negru sau aliaje sinterizate. Principalul avantaj al acestei fonte este sudabilitatea, datorata absentei grafitului in straturile superficiale. Se foloseste pentru piese mici de racord la montarea cadrelor de bicicleta, radiatoare pentru incalzire centrala etc.
2. Fonta maleabila cu inima neagra (nedecarburata) Piesele cu structura de fonta alba sunt incalzite la 870-950˚C intr-o atmosfera neutra, timp de 8 pana la 60 ore. In timpul mentinerii izoterme are loc descompunerea cementitei in austenita si grafit de recoacere, fara decarburare. Racirea este rapida pana la 760˚C, dupa care are loc o racire lenta cu 3-10˚C/ora in domeniul eutectoid pana la 710˚C in scopul feritizarii complete (curba 2). Racirea lenta este adesea inlocuita de o mentinere izoterma la 720˚C, numit al doilea palier de grafitizare (curba 2').
Compozitia chimica a fontei este putin diferita fata de fonta cu inima alba. Continutul de carbon este mai scazut 2,10-2,75%C, deoarece atmosfera neutra de la recoacere nu produce decarburare, iar proprietatile mecanice ale fontei cresc la scaderea cantitatii de grafit. Continutul de siliciu este mai ridicat, 0 -1,7%Si, pentru a compensa scaderea continutului de carbon, a asigura fluiditatea si capacitatea de grafitizare ulterioara. Adaosuri de bismut sau telur in oala de turnare suprima grafitizarea la turnare si asigura obtinerea fontei albe. Durata grafitizarii la 870-950˚C se poate reduce prin introducerea in oala de ferobor, astfel incat fonta sa contina 0,001-0,003%B. Adaosuri de 0 -0,05%Al creaza germeni de grafitizare si finisare a separarilor grafitice. Structura finala a fontei contine grafit de recoacere distribuit statistic intr-o masa feritica (fig. 9.29a). Caracteristicile mecanice ale fontei cu inima neagra feritice sunt: Rm min. = 300 - 350N/mm2; Amin. = 6 -10%; HB max.150 daN/mm2.
Daca de la temperatura de incalzire se aplica o viteza de racire suficient de rapida, austenita se transforma conform sistemului Fe-Fe3C in perlita. In practica din domeniul de stabilitate al austenitei piesele se racesc in aer. Structura finala contine perlita si o cantitate mai redusa de grafit. In piesele mai masive pot apare aureole de ferita in jurul cuiburilor de grafit (fig. 9.29b). Comparativ cu fonta maleabila feritica, fonta maleabila perlitica este mai rezistenta, mai dura, dar mai putin ductila si tenace: Rm min. = 450 - 800 N/mm2; Amin=6 -1%; HB = 150 - 320 daN/mm2.
Fonta maleabila cu inima neagra feritica are o larga aplicatie in industria automobilului (cutia diferentialului, suportul fuzetelor, cutia de directie, pedala de frana, pedala de ambreiaj etc) si al masinilor agricole. Sunt piese cu forme complexe, rezistenta ridicata, cu suficienta tenacitate si ductilitate.
Fonta maleabila cu inima neagra perlitica, are rezistenta la rupere peste 450N/mm2. Se foloseste pentru piese mai compacte, supuse la uzura abraziva cum sunt rotile si coroanele dintate, pinioanele. Marcile cu rezistenta la rupere 700-800N/mm2 sunt tratate termic prin calire in ulei si revenire.
