Fonta cenușie, fonta ductilă și fonta maleabilă sunt trei tipuri principale de materiale din fontă. Ele diferă semnificativ în microstructură, caracteristici de performanță și procese de fabricație, în primul rând datorită diferențelor în morfologia grafitului. Iată o comparație detaliată:
1. Fontă gri
• Morfologia grafitului: grafit în fulgi (suprafață gri de fractură).
• Microstructură: fulgii de grafit sunt dispersați într-o matrice de ferită sau perlită; concentrarea tensiunilor apare cu ușurință la vârfurile fulgilor de grafit.
• Caracteristici de performanță:
º Avantaje: Performanță bună la turnare, rezistență la uzură, amortizare a vibrațiilor (fulgii de grafit absorb vibrațiile) și prelucrabilitate; cost scăzut.
º Dezavantaje: rezistență scăzută, plasticitate slabă (aproape fără ductilitate), fragilitate ridicată; rezistența la tracțiune este mult mai mică decât rezistența la compresiune.
• Aplicații: paturi de mașini-unelte, blocuri de motor, discuri de frână, carcase de supape și alte componente care necesită amortizare a vibrațiilor și rezistență la uzură.
2. Fontă ductilă (sau fontă nodulară)
• Morfologia grafitului: Grafit sferoidal (obținut prin tratament sferoidizant cu magneziu sau ceriu etc.).
• Microstructură: Grafitul sferoidal are un efect de tăiere mai mic asupra matricei, rezultând o utilizare a rezistenței ridicate a matricei (ferită, perlită sau un amestec).
• Caracteristici de performanță:
º Avantaje: Rezistență ridicată, plasticitate și tenacitate bune (alungirea poate ajunge la 10%-25%), rezistență la tracțiune apropiată de cea a oțelului, păstrând în același timp rezistența la uzură și proprietățile de amortizare a vibrațiilor.
º Dezavantaje: Cerințe ridicate pentru procesul de turnare (necesită tratament sferoidizant), cost mai mare decât fonta gri.
• Scenarii de aplicare: arbori cotiți, angrenaje, țevi, piese de șasiu auto și alte componente care trebuie să reziste la sarcini dinamice.
3. Fontă maleabilă
• Morfologia grafitului: grafit nodular (format prin recoacere a fontei albe).
• Microstructură: Grafitul este aglomerat, cu efect de tăiere mai mic asupra matricei decât grafitul în fulgi, dar mai slab decât grafitul sferoidal.
• Caracteristici de performanță:
º Avantaje: Rezistență și plasticitate mai mare (alungire de obicei 5%-15%), superioară fontei cenușii și poate rezista la anumite impacturi.
º Dezavantaje: Proces de fabricație complex (necesită recoacere lungă), cost ridicat și grosime limitată a peretelui.
• Clasificare:
º Fontă maleabilă Blackheart (matrice feritică): duritate bună, utilizată pentru fitingurile de țevi și piese auto.
º Fontă maleabilă Whiteheart (suprafață decarburată): Sudabilitate bună, utilizată pentru piese cu pereți-subțiri.
º Fontă maleabilă perlitică: de înaltă rezistență, utilizată pentru piese rezistente la uzură{0}.
• Scenarii de aplicare: fitinguri pentru țevi, unelte agricole, piese de cale ferată și alte piese cu pereți-subțiri, cu forme complexe care necesită duritate.
Recomandări de selecție
• Nevoia de amortizare a vibrațiilor și costuri reduse → Fontă cenușie.
• Nevoie de rezistență și tenacitate → Fontă ductilă (poate înlocui unele piese din oțel).
• Piese cu pereți-subțiri, cu forme complexe care necesită duritate → Fontă maleabilă (în special obișnuită la fitingurile pentru țevi).
Deși toate aceste trei materiale aparțin familiei fontei, proprietățile și aplicațiile lor diferă semnificativ din cauza diferitelor forme de grafit. Datorită performanței sale generale excelente, fonta ductilă a devenit cel mai utilizat material din fontă în industria modernă.
