termenul fontă, ca și termenul oțel, identifică o familie mare de aliaje feroase. Fiarele turnate sunt aliaje feroase multicomponente. Acestea conțin elemente majore (fier, carbon, siliciu), minore (0,01%).
fonta are un conținut mai mare de carbon și siliciu decât oțelul. Datorită conținutului mai mare de carbon, structura fontei, spre deosebire de cea a oțelului, prezintă o fază bogată de carbon. În funcție în primul rând de compoziție, viteza de răcire și tratamentul prin topire, fonta se poate solidifica în funcție de sistemul Fe-Fe3C metastabil termodinamic sau de sistemul stabil Fe-Gr.
când se urmează calea metastabilă, faza bogată de carbon din eutectic este carbura de fier; când se urmează calea de solidificare stabilă, faza bogată de carbon este grafitul. Referindu-se numai la sistemul binar Fe-Fe3C sau Fe-Gr, fonta poate fi definită ca un aliaj fier-carbon cu mai mult de 2% C. Notă importantă este că siliciul și alte elemente de aliere pot modifica considerabil solubilitatea maximă a carbonului în austenită (g). Prin urmare, în cazuri excepționale, aliajele cu mai puțin de 2% C se pot solidifica cu o structură eutectică și, prin urmare, aparțin încă familiei fontei.
formarea eutecticii stabile sau metastabile este o funcție a multor factori, inclusiv potențialul de nucleație al lichidului, compoziția chimică și rata de răcire. Primii doi factori determină potențialul de grafitizare al fierului. Un potențial ridicat de grafitizare va duce la fiare de călcat cu grafit ca fază bogată de carbon, în timp ce un potențial scăzut de grafitizare va duce la fiare de călcat cu carbură de fier.
cele două tipuri de bază ale eutecticii – austenitul-grafit stabil sau carbura austenită-fier metastabilă (Fe3C) – au diferențe mari în proprietățile lor mecanice, cum ar fi rezistența, duritatea, duritatea și ductilitatea. Prin urmare, scopul de bază al prelucrării metalurgice a fontei este de a manipula tipul, cantitatea și morfologia eutecticului pentru a obține proprietățile mecanice dorite.
clasificare
din punct de vedere istoric, prima clasificare a fontei s-a bazat pe fractura sa. Două tipuri de fier au fost recunoscute inițial:
- fier alb: prezintă o suprafață de fractură albă, cristalină, deoarece fractura apare de-a lungul plăcilor de carbură de fier; este rezultatul solidificării metastabile (Eutectic Fe3C)
- fier gri: prezintă o suprafață de fractură gri, deoarece fractura apare de-a lungul plăcilor de grafit (fulgi); este rezultatul solidificării stabile (Eutectic Gr).
odată cu apariția metalografiei și pe măsură ce corpul de cunoștințe pertinente pentru fontă a crescut, alte clasificări bazate pe caracteristici microstructurale au devenit posibile:
- forma grafitului: grafit lamelar (fulg) (FG), grafit sferoidal (nodular) (SG), grafit compactat (vermicular) (CG) și grafit temperat (TG); grafitul temperat rezultă din ? reacție în stare solidă (maleabilizare.)
- matrice: feritic, perlitic, austenitic, martensitic, bainitic (austemperat).
această clasificare este rar utilizată de turnătorul de podea. Terminologia cea mai utilizată este cea comercială. O primă divizie poate fi făcută în două categorii:
- fontă obișnuită: pentru aplicații de uz general, acestea sunt nealiate sau slab aliate
- fontă specială: pentru aplicații speciale, în general înalt aliate.
corespondența dintre clasificarea comercială și microstructurală, precum și etapa finală de prelucrare în obținerea fontelor comune, este dată în Fig. 2.
fontele speciale diferă de fontele obișnuite, în principal prin conținutul mai mare de elemente de aliere (>3%), care promovează microstructurile cu proprietăți speciale pentru aplicații la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune și rezistență la uzură. O clasificare a principalelor tipuri de fontă specială este prezentată în Fig. 1.
Fig. 1. Clasificarea fontei speciale din aliaj înalt
Fig.2. Microstructuri de bază și prelucrare pentru obținerea de fontă comercială comună