Les différentes formes de
graphite : ( Extrait de ISO 945 )
Forme 1 (
Lamellaire )
Forme
2 (« crabe » ou « étoilé »)
Forme
3 ( vermiculaire )
Forme
4
Forme
5 ( nodulaire )
Forme
6 ( sphéroïdal )
Les différentes répartitions
du graphite : et
leur analyse thermique correspondante
Graphite de type A. 
Graphite de type B.
Graphite de type C. 
Graphite de type D. 
Graphite de type E.
LE GRAPHITE
Dans les fontes solidifiées selon le système stable,
une partie importante du carbone se trouve à l’état libre sous forme de
graphite. Suivant le mode d’élaboration, la composition chimique, les traitements
thermiques, le graphite peur prendre différentes formes :
-
Lamellaire
-
Sphéroïdale
-
Nodulaire
Le graphite peut également
prendre des formes intermédiaires entre ces trois formes principales ; ces
formes sont souvent obtenues accidentellement, ou plus rarement de façon
volontaire ( graphite pseudo-lamellaire ou punctiforme ).
Le graphite est caractérisé par
un réseau cristallin hexagonal simple ( 4 atomes par maille ), c’est une
substance anisotropique dont les propriétés optiques sont facilement mises en
évidence en utilisant une lumière polarisée, la couleur et l’absorption de la
lumière dépendent de l’orientation du plan de polarisation de la lumière
incidente en relation avec le cristal.
En lumière ordinaire, les
lamelles de graphite apparaissent en gris sombre ; en lumière polarisée
certaines parties apparaissent en gris clair, d’autres en sombres ou en teintes
intermédiaires. Il est important de pratiquer les observations sur des
échantillons correctement polis.
La norme NF 32-100 à pour but la
désignation de la microstructure du graphite dans la fonte. Le graphite y est
classé selon sa forme, sa répartition et sa dimension.
-
La forme est
désignée par un chiffre romain ( I à VI )
-
La répartition de la
Forme I est désignée par une lettre ( A à E )
-
La dimension est
désignée par un chiffre arabe ( 1 à 8 )
A)
Le
Graphite Lamellaire : ( forme I de la norme )
La forme lamellaire du graphite est obtenue au
refroidissement de fontes dont le %Céq peut varier fortement autour de la
valeur eutectique, qui se solidifient selon le système stable et qui peuvent
avoir subi un traitement d’inoculation.
Selon la vitesse du refroidissement, la composition
chimique et le traitement d’inoculation, la répartition du graphite peut être
très variable ( Répartitions A, B, C, D et E ).
-
Répartition
A : Lamelles disposées au hasard : fontes d’épaisseur
moyenne ou forte correctement inoculée
-
Répartition
B : Lamelles de graphite orientées radialement dans la
cellule : fontes de faible épaisseur ou refroidies rapidement ; bord
des piéces.
-
Répartition
C : Deux générations de lamelles, de dimensions très
différentes : fontes hypereutectiques.
-
Répartition
D : Graphite très fin qui fait apparaître les dendrites :
graphite de surfusion.
-
Répartition
E : Graphite de dimension moyenne disposé selon les
orientations interdendritiques : Fonte à faible teneur en carbone.
La dimension des lamelles de graphite peut également être
très variable ( 1 à 8 )
B)
Le Graphite
Sphéroïdal : ( forme VI de la norme )
La forme sphéroïdale du graphite est obtenue par
traitement du bain de fonte avec du magnésium pur ou avec un alliage de
magnésium.
Le graphite apparaît sous forme de sphéroïdes dont le
contour est souvent très régulier.
Dans les sphéroïdes de graphite, les cristallites sont
disposés selon des orientations radiales. Ces orientations radiales sont
visibles sur les sphéroïdes correctement polis et observés en lumière normale.
L’observation des sphéroïdes en lumière polarisée est
parfois très utile ; on voit apparaître en plus des orientations radiales,
une croix très caractéristique.
C)
Le Graphite
Nodulaire : ( forme V de la norme )
Le graphite en nodules est obtenu après le recuit de
fontes hypoeutectiques solidifiées selon le système métastable.
Le nodule de graphite est caractérisé par :
-
La juxtaposition de nombreux petits
cristallites désorientés les uns par rapport aux autres.
-
Un contour souvent irrégulier.
-
Une compacité très variable selon la
composition de la fonte et le cycle thermique de malléabilisation.
Les temps de recuit des fontes malléables sont assujettis
au phénomène de germination du graphite. La détermination du nombre de nodules
par unité de surface constitue donc une indication très utile.
D)
Aspects particuliers
du Graphite :
Cas des fontes à
graphite lamellaire :
La forme du graphite se trouve affectée d’une façon très
particuliére par la présence de plomb ( qui est souvent accompagné de traces
d’Antimoine, de tellure, de bore ).
On remarque alors :
-
Un graphite réticulaire en mosaîque
-
Un graphite intercellulaire très ramifié
-
Un graphite de WIDMANSTÄTTEN
-
Des lamelles aux pointes éffilées
On remarque également parfois la présence d’amas
granuleux noirâtres qui sont souvent situés prés du graphite.Ces
dégénérescences diverses se rencontrent en des proportions et des intensités
très variables selon les cas considérés.
Dans les fontes légèrement ou fortement hypereutectiques,
on observe parfois la présence de particules en « crabe » ou
« étoilées » ( Forme II de la norme )
Cas des fontes à graphite
sphéroïdal :
De nombreuses formes de graphite dégénéré peuvent
apparaître dans la fonte GS.
On peut remarquer :
-
Du graphite en sphéroîdes très irréguliers,
en sphéroîdes « éclatés »
-
Du graphite en pseudo-lamelles
-
Du graphite « chunky » punctiforme
ou « morcelé »
-
Du graphite en lamelles
Ces formes dégénérées voisinent souvent avec des
sphéroïdes de forme correcte.
Les causes de ces dégénéréscences sont très
diverses :
-
Magnésium résiduel insuffisant ou trop élevé
-
Présence d’éléments « poisons » (
Pb, Bi, Sb, As,…)
-
Vitesses de refroidissement très lentes
-
Défaut d’inoculation
-
Influence superficielle du moulage.
Cas des fontes à graphite
nodulaire de recuit :
Dans la fonte malléable, on peut observer :
-
Des alignements de nodules
-
Des nodules très peu compacts, qui sont
formés de particules parfois très dispersées
-
Des plages souvent très petites de graphite
de type D ( graphite primaire ).