Comparaison générale entre la fonte et l'acier

La fonte et l'acier peuvent sembler très similaires en surface, et ils présentent des avantages et des inconvénients différents de la production à l'application. Comprendre ces avantages et inconvénients et choisir les bons peut signifier des différences impardonnables entre la résistance et la durabilité et des pièces fissurées ou déformées, qui peuvent rapidement perdre leur éclat.

La teneur en carbone

Le fer et l'acier sont des métaux ferreux principalement composés d'atomes de fer. Dans la fabrication, cependant, ce n'est pas si simple. Il existe de nombreux alliages et nuances différents. En fait, la composition du carbone est la principale différence entre la fonte et l'acier. La fonte contient généralement plus de 2,51 TP2T de carbone, tandis que l'acier moulé contient généralement 0,2 à 0,61 TP2T de carbone.

Usinabilité

Selon l'application finale, le moulage peut devoir être usiné pour atteindre une tolérance spécifique ou pour créer la finition requise. L'usinabilité est une mesure de l'usinabilité ou de la broyabilité d'un matériau donné; certains matériaux sont plus difficiles à usiner que d'autres. D'une manière générale, les métaux fortement alliés ajoutés pour améliorer les propriétés mécaniques ont une faible usinabilité.
La fonte est généralement plus facile à usiner que l'acier. La structure en graphite de la fonte est plus susceptible de se fracturer de manière plus uniforme. Le fer dur, comme le fer blanc, est difficile à traiter en raison de sa fragilité.
À consistance identique, l'acier n'est pas facile à couper et entraînera une plus grande usure de l'outil, ce qui entraînera des coûts de production plus élevés. L'acier trempé ou l'acier à haute teneur en carbone augmentera également l'usure de l'outil. Un acier plus doux n'est peut-être pas meilleur, cependant, l'acier doux, bien que plus doux, peut coller et être difficile à utiliser.

Caractéristique

Le tableau suivant décrit la qualité de chaque ingrédient. Bien qu'il existe de nombreux types d'acier différents à considérer, ce tableau se concentre sur les deux formes métalliques les plus courantes de fonte grise et d'acier au carbone.

Castabilité

Les personnes qui travaillent avec du fer et de l'acier liquides découvriront bientôt qu'ils sont très différents en termes de coulabilité et de retrait. La fonte est relativement facile à couler car elle est facile à couler et ne rétrécit pas autant que l'acier. Cela signifie qu'il sera facile de remplir des vides complexes dans le moule et qu'il faudra moins de matériau fondu pour le remplir. Cette fluidité fait de la fonte un métal idéal pour les bâtiments ou les structures en fer ornées telles que les clôtures et le mobilier urbain.
La structure interne des pièces moulées ne se refroidit normalement pas uniformément. La zone externe et la partie la plus fine de la fonte se refroidiront et se contracteront à des vitesses différentes, tandis que la zone interne et la partie la plus épaisse produisent généralement une tension ou une contrainte interne, qui ne peut être soulagée que par un traitement thermique.
Pour ces raisons, plus d'attention et d'inspection sont nécessaires dans l'ensemble du processus de coulée de l'acier moulé

résistance à la compression

La résistance à la compression est la capacité d'un matériau à résister à des forces qui réduisent la taille d'un objet. C'est l'opposé de la force qui sépare le matériau. La résistance à la compression est bénéfique dans les applications mécaniques, dans lesquelles la pression et l'étanchéité sont des facteurs. Généralement, la fonte a une meilleure résistance à la compression que l'acier.

Résistance aux chocs

Jusqu'à présent, l'utilisation de la fonte semble avoir un avantage sur l'utilisation de l'acier, mais l'acier a un avantage non négligeable : la résistance aux chocs. L'acier peut résister à un impact soudain sans se plier, se déformer ou se fracturer. Cela est dû à sa ténacité : il peut résister à des contraintes élevées et à des contraintes élevées.
La résistance non plastique est facile à provoquer une rupture de matériau fragile. La fonte est un représentant typique de la résistance et de la ductilité. En raison de sa fragilité, l'application de la fonte est limitée.
Dans le même temps, la grande capacité de déformation plastique ou non destructive n'est pas utile en cas d'absence de résistance pour résister à un impact important.
Alors que le fer peut être plus facile à utiliser dans la plupart des applications de moulage, l'acier offre la meilleure combinaison de résistance et de ductilité, ce qui le rend extrêmement résistant. La résistance aux chocs et la capacité portante globale de l'acier le rendent adapté à de nombreuses applications mécaniques et structurelles

Résistance à la corrosion

Le fer a une meilleure résistance à la corrosion que l'acier. Cependant, lorsqu'ils ne sont pas protégés, les deux métaux s'oxydent en présence d'eau. S'il reste suffisamment de temps, ils finiront par se décoller. Par conséquent, afin d'éviter la corrosion, il est recommandé d'utiliser de la peinture ou un revêtement en poudre pour protéger la surface en acier. Tout éclat ou fissure exposé au métal sous-jacent peut provoquer de la corrosion, un entretien régulier est donc important pour le métal revêtu. Si la résistance à la corrosion est un facteur important, l'acier allié peut être un meilleur choix, en particulier pour l'acier inoxydable, où du chrome et d'autres alliages sont ajoutés pour empêcher l'oxydation.

Usinabilité

Selon l'application finale, le moulage peut devoir être usiné pour atteindre une tolérance spécifique ou pour créer la finition requise. L'usinabilité est une mesure de l'usinabilité ou de la broyabilité d'un matériau donné; certains matériaux sont plus difficiles à usiner que d'autres. D'une manière générale, les métaux fortement alliés ajoutés pour améliorer les propriétés mécaniques ont une faible usinabilité.
La fonte est généralement plus facile à usiner que l'acier. La structure en graphite de la fonte est plus susceptible de se fracturer de manière plus uniforme. Le fer dur, comme le fer blanc, est difficile à traiter en raison de sa fragilité.
À consistance identique, l'acier n'est pas facile à couper et entraînera une plus grande usure de l'outil, ce qui entraînera des coûts de production plus élevés. L'acier trempé ou l'acier à haute teneur en carbone augmentera également l'usure de l'outil. Un acier plus doux n'est peut-être pas meilleur, cependant, l'acier doux, bien que plus doux, peut coller et être difficile à utiliser.

Coût

La fonte est généralement moins chère que l'acier moulé en raison du faible coût des matériaux, de l'énergie et de la main-d'œuvre nécessaires à la fabrication du produit final. L'acier brut est plus cher à l'achat et nécessite plus de temps et d'efforts pour être coulé. Cependant, l'utilisation à long terme et le coût de remplacement doivent être pris en compte lors de la conception des produits de moulage. À long terme, les pièces dont les coûts de fabrication sont plus élevés peuvent se retrouver avec des coûts inférieurs.
L'acier a également de nombreuses formes de préfabrication, telles que des plaques, des tiges, des barres, des tubes et des poutres, qui peuvent généralement être usinées ou assemblées pour répondre à des applications spécifiques. La fabrication de produits en acier existants peut être une option rentable, selon le produit et la quantité requis.
Résistance à l'usure
La fonte présente généralement une meilleure résistance à l'usure mécanique que l'acier, notamment en cas de frottement et d'usure. La teneur plus élevée en graphite de la fonte produit un lubrifiant sec au graphite, qui fait glisser les surfaces solides les unes avec les autres sans réduire la qualité de la surface.
L'acier est plus facile à porter que le fer, mais il peut tout de même résister à certains types d'usure. Certains additifs d'alliage peuvent également améliorer la résistance à l'usure de l'acier.

Espèces de fonte et d'acier

Nous avons comparé la qualité de la forme la plus élémentaire de fonte (fonte grise) avec celle de l'acier moulé (acier doux ou acier au carbone), mais la composition spécifique et la structure de phase de l'acier peuvent grandement affecter les propriétés mécaniques. Par exemple, le carbone dans la fonte grise standard se présente sous la forme de flocons de graphite tranchants, tandis que la fonte ductile a une structure de graphite plus sphéroïdale. Le graphite en flocons rend la fonte grise cassante, tandis que les particules de graphite rondes dans la fonte nodulaire améliorent la ténacité, ce qui la rend plus adaptée aux applications résistantes aux chocs.
Des alliages peuvent être ajoutés au fer et à l'acier pour obtenir les propriétés requises. Par exemple, le manganèse peut augmenter la ténacité, tandis que le chrome peut améliorer la résistance à la corrosion. La différence de teneur en carbone est également une raison de distinguer l'acier à faible teneur en carbone, l'acier standard et l'acier à haute teneur en carbone. Une teneur élevée en carbone rendra le matériau plus dur.