Publication : Laboratoire d'essais

- - 8 G
  - \
  - go , 0 0
  - RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
  - LABORATOIRE D’ESSAIS
  - LABORATOIRE
  - D’ESSAIS 4
  - INFLUENCE DE LA FORME DU GRAPHITE SUR LE FROTTEMENT INTERNE DES FONTES par R. Cabarat, L. Guillet et Mlle C. Prud'homme
  - PUBLICATION N° 145
  - (Extrait de la Revue de Métallurgie XLVIII, n° 1, 1951)
- Page de titre n.n. - vue 1/8
- p.n.n. - vue 2/8
- - Influence de la forme du graphite sur le frottement interne des fontes
  - par R. CABARAT, L. GUILLET et Mlle C. PRUDHOMME (*) (1)
  - Sur l’initiative de M. A. Poitevin, nous avons étudié à l’aide de l’appareil précédemment décrit (2) l’influence de la forme des particules de graphite sur le frottement interne des fontes, caractérisé par le décrément logarithmique 8.
  - L’éprouvette cylindrique est soumise, dans une atmosphère raréfiée, à des vibrations longitudinales de fréquence comprise entre 10.000 et 20.000 pps et de faible amplitude, engendrées par un procédé électrostatique.
  - On peut opérer de deux manières :
  - 1° soit soumettre l’éprouvette à des vibrations forcées et tracer la courbe des amplitudes de vibration (détectées au moyen d’un microphone électrostatique) en fonction de la fréquence des sollicitations, c’est-à-dire la courbe de résonance de l’éprouvette étudiée, à partir de laquelle on déduit facilement le décrément;
  - 2° soit couper l’excitation; l’amplitude des oscillations décroît alors suivant une loi exponentielle. Le microphone est branché sur un amplificateur à réponse logarithmique et la courbe « tension de sortie-temps » s’enregistre sous forme d’une droite dont le coefficient angulaire permet de calculer le décrément. Cette seconde méthode est particulièrement intéressante pour mesurer les faibles frottements internes.
  - (*) Communication présentée aux Journées Métallurgiques d’Automne de la Société Française de Métallurgie, le 17 octobre 1950.
  - (1) Cette étude a été subventionnée par le Centre National de la Recherche Scientifique. A. Portevin, R. Cabarat et L. Guillet, Comptes Rendus, 230, 1950, p. 890.
  - (2) Revue de Métallurgie, 46, 1949, p. 618.
  - Pour étudier l’influence de la quantité de graphite nodulaire sur les propriétés élastiques, nous avons choisi une fonte contenant :
  - C= 2,30 % Si = 1,28 % Mn = 0,48 %
  - S = 0,13% P=0,11%
  - moulée en sable sous forme de barreaux de 8 mm de diamètre et de 100 mm de long à l’état blanc, c’est-à-dire
  - 07
  - 20
  - 10 -
  - 5-
  - n
  - Fig. 1.
  - *
  - REVUE DE METALLURGIE, XLVIII, N° 1, 1951
- p.47 - vue 3/8
- - R. CABARAT. L. GUILLET et Mlle C. PRUDHOMME
  - Thn
  - as
  - -2
  - wol eneth
  - Fig. 2. — Fonte à matrice perlitique. X 500
  - -
  - ne contenant pas de graphite et nous l’avons recuite à 900° pendant des temps variant de six à quatorze heures. La coube 1 de la figure 1 montre que le décrément de la fonte varie peu au cours de ce recuit.
  - Pour étudier l’influence de la quantité de graphite lamellaire, nous avons choisi une fonte contenant :
  - C= 2,41 % Si = 1,59 % Mn = 0,36 %
  - S =0,10 % P = 0,08 % moulée en diverses épaisseurs sous forme de barreaux cruciformes atteignant au maximum une section de 25 cm2, dans les bras desquels étaient découpées des éprouvettes cylindriques de mêmes dimensions que les précédentes. La courbe II de la figure 1 montre que le décrément augmente notablement en fonction de la quantité de graphite, les premières particules ayant un effet particulièrement sensible.
  - Ces résultats sont en accord avec ceux de nombreux essais effectués sur des fontes grises ordinaires de moulage (à graphite lamellaire) et sur des fontes grises trai
  - tées par le magnésium (1) (à graphite sphéroïdal) de compositions diverses (tableaux II et III). L’influence de la forme des particules de graphite apparaît toujours prépondérante, alors que celle de la nature physico-chimique de la matrice (qui peut être ferritique, ferrito-perlitique, perlitique ou bainitique) est secondaire. Une remarque analogue peut être faite en ce qui concerne le module d’élasticité dont on a indiqué les valeurs sur les tableaux précédents. Ainsi le décrément des fontes grises ordinaires étudiées est compris entre 20 et 30 X 10-4, leur module entre 13.000 et 14.700 kg/mm2. Le décrément des fontes à graphite sphéroïdal est voisin de 5 X 10 4
  - he
  - « aw 41
  - Fig. 3. — Fonte à matrice bainitique. X 500.
  - fs 1.0 , Hi
  - 3 4 GTols ter
  - et leur module de 18.000 kg/mm2, c’est-à-dire du même ordre de grandeur que pour les aciers. Pour l’aciei eutectoïde perlitique, on trouve, en effet, o = 3,6 X 10 4, E = 21.380 kg/mm2 et pour l’acier eutectoïde coalescé à = 4,32 X 10 -4, E = 21.650 kg mm2.
  - (1) Le magnésium était introduit dans la fonte, avant coulée,
  - sous forme d’un alliage nickel-magnésium.
  - Tableau I. — Fontes blanches
  - C total C graphitique Si Mn S P Ni Cr Mo 8 X 10 E i kg mm2
  - 2,58 traces 1,22 0,37 0,12 0,08 0,21 0,105 traces 1,9 19.878
  - 2,55 traces 1,19 0,37 0,1 15 0,078 1,32 0,105 traces 1,99 18.567
  - 2,53 0,04 1,18 0,36 0,1 1 0,076 1,26 0,10 0,33 2,8 18.247
  - 2,30 traces 1,28 0.48 0,13 0,11 0,03 3,7 20.1 60
  - REVUE DE METALLURGIE, XLVIII, N» 1, 1951
- p.48 - vue 4/8
- - INFLUENCE DE LA FORME DU GRAPHITE SUR LE FROTTEMENT INTERNE DES FONTES
  - 49
  - TABLEAU II. — Fontes à graphite lamellaire
  - C total C graphitique Si Mn S P Ni Cr Mo matrice 8 x 104 kg/mm2
  - 3,15 3,42 3,07 2,89 2,16 2,76 1,39 1,65 1,65 2,09 1,51 2,41 1,12 0,55 1,38 0,80 0,04 0,03 0,04 0,035 0,85 0,19 0,33 0,12 0,96 0,10 1,36 perlite-carbure perlite-carbure perlite-carbure bainite-carbure 20,7 19 17,3 28 14.700 12,980 15.680 14.560
  - Tableau III. — Fontes à graphite sphéroïdal
  - C total C graphitique Si Mn S P Ni Mo matrice 8 X 10 kg/mm2
  - 3,64 3,20 3,02 2,52 3,20 2,98 2,98 1,60 2,54 2,91 2,28 2,25 0,77 0,24 0,37 0,75 0,02 0,01 0,07 0,04 0,06 0,08 0,70 0,95 1,00 1,00 0,9 perlite perlite-ferrite ferrite (après recuit) bainite aciculaire 6,7 7,6 11 8,5 18.250 17.750 16.950 17.611
  - L’interprétation de ces résultats expérimentaux est délicate en raison des nombreuses causes de frottement intérieur. Cependant, étant donné les hautes fréquences utilisées dans nos essais, il semble qu’on puisse écarter l’hypothèse de la diffusion thermique et de la diffusion des constituants sous l’influence des contraintes. Le frottement interne mesuré ici aurait donc comme source prin-
  - @. 6
  - 3:
  - 8
  - Fig. 4. — Fonte à matrice ferritique. X 500.
  - cipale les déformations non réversibles. Les lamelles de graphite jouent le rôle d’effet d’entailles au voisinage desquelles l’augmentation des contraintes par rapport à la contrainte moyenne peut être considérable. En supposant une entaille de forme elliptique, Griffith (1) a montré, en effet, que l'effort réel au voisinage de cette entaille peut atteindre dix fois l’effort apparent moyen, l’effet d’entaille étant proportionnel à la racine carrée de sa longueur et inversement proportionnel à la racine carrée de son rayon de courbure.
  - En terminant, nous tenons à adresser nos remerciements à la Société Gailly et à l’International Nickel Co qui ont bien voulu nous fournir les fontes étudiées.
  - DISCUSSION
  - M. A. Jaqueroo — Avez-vous mesuré le frottement interne, aux faibles amplitudes, pour des amplitudes variables? Ce serait très intéressant; il est à prévoir que l’on trouverait une variation du décrément avec l’amplitude.
  - MM. R. Cabarat, L. Guillet et Mlle C. Prud-HOMME. — Dans le domaine des amplitudes utilisées, la variation du décrément est négligeable comme le prouve l’enregistrement de l’amortissement des vibrations en fonction du temps (courbe linéaire avec un microphone à réponse logarithmique).
  - (1) Griffith, Trans. of the Royal Soc., 1921, 221-A, p. 163.
  - Londres.
  - REVUE DE METALLURGIE, XLVIII, N° 1, 1951
- p.49 - vue 5/8
- p.n.n. - vue 6/8
- p.n.n. - vue 7/8
- p.n.n. - vue 8/8