Fontă

Fontele sunt aliaje fier-carbon cu aproximativ 2–4% C și 0,5–3% Si cu o reacție eutectică definită în timpul solidificării. Prețul scăzut, capacitatea de a adapta mecanic și fizic proprietăți mecanice, turnabilitate etc., fac din fontă un metal foarte atractiv în majoritatea țărilor lumii. Proprietățile mecanice și fizice pot fi adaptate în funcție de compoziția aliajului, inoculare și tratament, tratament termic sau condiții de răcire, făcându-le potrivite pentru o gamă largă de aplicații (vezi Fig. 42). Proprietățile unice precum amortizarea și tribologia bună pentru unele fonte permit pătrunderi ulterioare în componente în care amortizarea sunetului și vibrațiilor este importantă.
Cast irons are iron-carbon alloys with approximately 2–4 % C and 0.5–3 % Si with a defined eutectic reaction during solidification. Low price, ability to tailor mechanical and physical mechanical properties, castability, etc., make cast iron a very attractive metal in most countries of the world. The mechanical and physical properties may be tailored by the alloy composition, inoculation, and treatment, heat treatment, or cooling conditions, making them suitable for a wide range of applications (see Fig. 42). The unique properties like damping and good tribology for some cast irons enable further penetrations in components where damping of sound and vibration is important.

Există cinci tipuri diferite de fontă (vezi Tabelul 7), în funcție de morfologia grafitului care este rezultatul tratamentului la topire, solidificării și tratamentului termic. Fonta este un grup de materiale cu multe microstructuri diferite, clasificate conform Fig. 43a și, prin urmare, o mare varietate de proprietăți. Microstructura poate fi dezvoltată în continuare prin modificarea compoziției chimice prin aliere.
There are five different types of cast iron (see Table 7), depending on the morphology of the graphite which is a result of melt treatment, solidification, and heat treatment. Cast iron is a group of materials with many different microstructures, classified according to Fig. 43a, and hence a wide variety of properties. The microstructure can be further developed by changing the chemical composition through alloying.

O producție eficientă de piese turnate din fontă începe la atelierul de topire, unde întreaga producție trebuie selectată cu atenție. Potrivit (Totten et al. 2003), totul începe cu „tipul cuptorului de topire, materialele de încărcare, tratarea topiturii, inocularea topiturii, sistemul de turnare, practica matriței și miezului și sistemul calității”. În ceea ce privește cuptoarele, cupola (în mod normal pentru fontă cenușie) și cuptoarele cu inducție (mai ales pentru fonte compacte și ductile) sunt considerate metodele cheie de topire a fontelor. Pentru topitura de fontă cenușie, materialul de încărcare pentru prepararea topiturii de fontă cenuție este compus din resturi de turnătorie sau produse din fontă cenușie uzate (de exemplu, 50-60%), resturi de oțel (20-30%), fontă brută (15%), și elemente de aliere care sunt utilizate; încărcarea poate varia între turnătoriile din întreaga lume. Pentru a favoriza solidificarea unui eutectic cu grafit lamelar, conținutul de sulf trebuie menținut relativ ridicat. În cuptorul cu inducție, materialele normale de încărcare sunt resturi de oțel și returnări de turnătorie, cu carbon și ferosiliciu adăugat pentru a se potrivi cu compoziția dorită (Totten et al. 2003).
A effective production of cast iron castings starts at the melting shop where the whole production should be selected carefully. According to (Totten et al. 2003) all starts with “the type of melting furnace, charge materials, treatment of the melt, inoculation of the melt, pouring system, mold and core practice, and quality system.” Regarding the furnaces, cupola (normally for grey iron) and induction furnaces (mostly for compact and ductile cast irons) are considered the key methods of melting cast irons. For grey cast iron melt, the charge material for preparing grey cast iron melts is composed of foundry scrap or used grey iron products (e.g., 50–60 %), steel scrap (20–30 %), pig iron (15 %), and alloying elements that are utilized; the charge might vary among the foundries around the world. In order to promote the solidification of a eutectic with lamellar graphite, the sulfur content has to be maintained relatively high. In induction furnace, the normal charge materials are steel scrap and foundry returns, with carbon and ferrosilicon added to match the desired composition (Totten et al. 2003).

Proprietățile microstructurale, mecanice și fizice ale fontelor sunt în mare măsură guvernate de morfologia grafitului și de transformările de fază care au loc în stare solidă. După solidificare, structura din fontă constă în principal din grafit și/sau carburi dispersate într-o matrice austenitică (vezi Fig. 43b). Descompunerea austenitei în diferite faze și structuri este foarte mult afectată de morfologia grafitului, condițiile de răcire și elementele de aliere. Prin urmare, un număr mare de constituenți ai matricei poate fi obținut în diferitele fonte. Unele caracteristici referitoare la transformările în stare solidă în diferitele tipuri de fonte vor fi încorporate în raport cu tipul de fontă discutat. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că piese turnate au adesea o variație mare în grosimea peretelui, ceea ce va duce la o situație în care condițiile de răcire vor varia atât în ​​timpul solidificării, cât și al transformărilor în stare solidă în diferite părți ale turnării. În consecință, microstructura nu va fi uniformă pe toată durata turnării, care va avea, prin urmare, o variație a proprietăților mecanice.
The microstructural, mechanical, and physical properties of cast irons are to a large extent governed with the graphite morphology and the phase transformations taking place in the solid state. After solidification, the cast iron structure mainly consists of graphite and/or carbides dispersed in an austenitic matrix (see Fig. 43b). The decomposition of austenite into different phases and structures is very much affected by graphite morphology, cooling conditions, and alloying elements. Therefore, a great number of matrix constituents can be obtained in the different cast irons. Some characteristics concerning the solid-state transformations in the different types of cast irons will be embedded in relation to the cast iron type discussed. Nevertheless, one should bear in mind that castings often have a large variation in wall thickness which will lead to a situation where the cooling conditions will vary during both solidification and solid-state transformations in different parts of the casting. As a consequence, the microstructure will not be uniform throughout the casting, which will therefore have a variation in mechanical properties.

Fontă cenușie

În acest tip de aliaj, carbonul este precipitat în principal sub formă de grafit lamelar în fontă cenușie (vezi Fig. 44), iar eutecticul grafit/austenit crește într-un mod sferic care, la rândul său, depinde de condițiile de răcire și de numărul de celule în creștere (Totten et al. 2003). Inocularea grafitului este facilitată de adaosuri de inoculant, cum ar fi aliajele FeSiCa, unde se adaugă aproximativ 0,2–0,5% în fluxul de turnare sau în oală, care este procedura obișnuită. Pe măsură ce inoculantul se estompează, durata de viață a acestora este foarte limitată și potențialul lor de a nuclea grafit scade cu timpul. Aceasta înseamnă că, pentru a avea un efect bun, inocularea trebuie făcută cât mai târziu posibil (Totten et al. 2003). Piesele turnate din fontă cenușie pot ajunge uneori în „eutectică albă”, cu duritate ridicată nedorită, care se poate datora grosimii secțiunii turnării. În secțiunile subțiri, asociate cu viteze mari de răcire, solidificarea cenușie devine suprimată și se formează eutecticul alb, format din cementită și austenită (Totten et al. 2003). În plus, inocularea proastă, conținutul scăzut de siliciu și carbon și conținutul ridicat de stabilizatori de cementită, cum ar fi Cr și Mo, pot prezenta un risc de solidificare albă.
In this kind of alloy, the carbon is mainly precipitated as lamellar graphite in grey iron (see Fig. 44), and the graphite/austenite eutectic grows in a spherical way which in turn is depending on cooling conditions and the number of growing cells (Totten et al. 2003). Inoculation of graphite is facilitated by inoculant additions such as FeSiCa alloys where approximately 0.2–0.5 % is added in the pouring stream or in the ladle, which is the common procedure. As inoculant fades, their lifetime is very limited and their potential to nucleate graphite decreases with time. This means, in order to have a good effect, the inoculation should be done as late as possible (Totten et al. 2003). Grey cast iron castings may sometimes end up in “white eutectic,” with unwanted high hardness, which could be due to section thickness of the casting. In thin sections, associated with high cooling rates, grey solidification becomes suppressed and that the white eutectic, consisting of cementite and austenite, is formed (Totten et al. 2003). Furthermore, bad inoculation, low silicon and carbon contents, and high contents of cementite stabilizers such as Cr and Mo may pose a risk for white solidification.

Proprietățile fontei cenușii sunt controlate în mare măsură de compoziția chimică și, după cum am menționat mai devreme, de grosimea pereților. Compoziția chimică poate fi exprimată în echivalent carbon, CE (Svensson 2001):
The properties of grey cast iron are controlled to a great extent by the chemical composition and, as mentioned earlier, wall thicknesses. The chemical composition can be expressed in carbon equivalent, CE (Svensson 2001):

Pentru fonte, conceptul CE este utilizat pentru a înțelege modul în care elementele de aliere vor afecta tratamentul termic, proprietățile mecanice și comportamentul de turnare. Există câteva formule pentru a determina CE în fontă. Pe lângă compoziţia chimică, transformările în stare solidă care au loc în timpul solidificării reprezintă o preocupare majoră. Dacă austenita este lăsată să se transforme conform condițiilor de echilibru, ar trebui să rezulte formarea de ferită și grafit. Fontele cenușii, pentru cele mai multe scopuri practice, prezintă în principal matrice perlitice și, în consecință, proces de transformare în condiții de neechilibru. Factorii care promovează formarea feritei libere sunt o viteză lentă de răcire prin intervalul de transformare eutectoid, o structură grafitică fină și un conținut ridicat de siliciu (Totten et al. 2003; Janowak și Gundlach 1982). Elementele disponibile în mod normal în fontă, cum ar fi staniul, antimoniul, cuprul, manganul, nichelul și cromul acționează ca promotori de perlită. După cum subliniază (Totten et al. 2003), pe lângă asigurarea unei structuri complet perlitice în secțiuni grele, ar trebui să se țină seama de faptul că majoritatea acestor elemente de promovare perlitice cresc și tendința de răcire bruscă în timpul solidificării, ceea ce, prin urmare, ar putea duce la răcire bruscă în secțiunile subțiri.
For cast irons the CE concept is used to understand how alloying elements will affect the heat treatment, mechanical properties, and casting behavior. A couple of formulas exist on how to determine the CE in cast irons. Besides the chemical composition, the solid-state transformations taking place during the solidification are of major concerns. If the austenite is allowed to transform according to equilibrium conditions, it should result in formation of ferrite and graphite. Grey irons, for most practical purposes, exhibit mainly pearlitic matrixes and consequently transformation process under nonequilibrium conditions. Factors that promote formation of free ferrite are a slow cooling rate through the eutectoid transformation range, a fine graphitic structure, and a high content of silicon (Totten et al. 2003; Janowak and Gundlach 1982). Elements normally available in cast iron such as tin, antimony, copper, manganese, nickel, and chromium act as pearlite promoters. As (Totten et al. 2003) points out, besides ensuring a fully pearlitic structure in heavy sections, one should bear in mind that most of these pearlitic promoting elements also increase chill tendency during solidification, which therefore could lead to chill in thin sections.

Odată ce s-a obținut o structură complet perlitică, proprietățile mecanice pot fi îmbunătățite în continuare prin adăugarea de elemente de aliere, care au un efect de rafinare a perlitei. Astfel de elemente includ vanadiul, molibdenul și cromul, care au toate un efect de rafinare foarte puternic a perlitei, și cuprul și nichelul, care au un efect oarecum mai slab. În plus, o viteză crescută de răcire are ca rezultat, de asemenea, o rafinare a perlitei (Totten et al. 2003; Svensson 2001).
Once a fully pearlitic structure has been obtained, the mechanical properties can be further improved by adding alloying elements, which have a refining effect of the pearlite. Such elements include vanadium, molybdenum, and chromium, which all have a very strong pearlite refining effect, and copper and nickel, which have a somewhat weaker effect. Additionally, an increased cooling rate also results in a refinement of the pearlite (Totten et al. 2003; Svensson 2001).

În plus, proprietățile mecanice sunt îmbunătățite la scăderea echivalentului de carbon și la creșterea răcirii solidificării (Fig. 45). Pentru a controla și a personaliza în continuare proprietățile, fonta poate fi tratată termic în diferite moduri. Cel mai comun este tratamentul termic de relaxare, dar fonta poate fi călită, recoaptă și recoaptă moale. Fonta cenușie lamelară are o capacitate de amortizare foarte bună. Această proprietate este utilizată în multe componente în care amortizarea sunetului și vibrațiilor este importantă (Svensson 2001).
Additionally, the mechanical properties are improved when decreasing the carbon equivalent and increasing the cooling of solidification (Fig. 45). In order to further control and tailor the properties, cast iron can be heat treated in different ways. The most common is stress relaxation heat treatment, but cast iron can be hardened, annealed, and soft annealed. Lamellar grey cast iron has very good damping capacity. This property is used in many components where damping of sound and vibration is important (Svensson 2001).

O altă măsură de îngrijorare o constituie lamelele de grafit care acționează ca ridicători de stres, care este principalul motiv pentru ductilitatea în general scăzută a fontelor cenușii. Prin urmare, există o influență destul de puternică între lungimea fulgilor și proprietățile mecanice, care este prezentată în Fig. 46 (Karsay 1971).
Another measure of concern is the graphite lamellae that act as stress risers, which is the main reason for the generally low ductility of grey irons. Therefore, there is a rather strong influence between flake length and mechanical properties, which is shown in Fig. 46 (Karsay 1971).

Fontă ductilă

Un tip de fontă cu o istorie relativ scurtă, dezvoltat în jurul anului 1950, a ajuns să difere în morfologia grafitului, în comparație cu fonta cenușie. Grafitul, precipitat sub formă de sfere sau noduli (vezi Fig. 47), se dezvoltă fără margini ascuțite, ca în fonta lamelară; datorită formei sferice sau nodulare a grafitului, această fontă se numește fontă nodulară. Pentru a obține nodulitatea, magneziul este utilizat în mod normal pentru a modifica mecanismele de creștere. Magneziul controlează nivelul de sulf și oxigen din topitură. Amestecarea cu alți dezoxidanți și modificarea nivelului de adăugare poate controla forma grafitului (Totten și colab. 2003; Svensson 2001).
A cast iron type with a relatively short history, developed around 1950, came to differ in graphite morphology, as compared to grey cast iron. The graphite, precipitated as spheres or nodules (see Fig. 47), develops without sharp edges, as in lamellar cast iron; due to the spherical or nodular shape of graphite, this cast iron is called nodular cast iron. To obtain the nodularity, magnesium is normally used to change the growth mechanisms. Magnesium controls the sulfur and oxygen level in the melt. Mixing with other deoxidants and changing the level of the addition can control the shape of graphite (Totten et al. 2003; Svensson 2001).

În comparație cu fonta cenușie, fonta nodulară are o turnabilitate bună, dar nu la fel de bună ca fonta cenușie, iar dacă inocularea este efectuată corect, secțiunile subțiri pot fi turnate fără a avea loc solidificarea albă. Datorită mecanismelor de solidificare, odată cu difuzia carbonului prin stratul de austenită, fonta ductilă are o tendință mai mare de solidificare albă decât fonta cenușie, ceea ce favorizează, de asemenea, ca fontele ductile să se solidifice la suprarăcire mai mare în comparație cu fontele cenușii, unde solidificarea este, în principal, controlată de difuzia carbonului în lichid (Totten et al. 2003; Svensson 2001).
In comparison with grey iron, the nodular cast iron has a good castability, however not as good as grey cast iron, and if inoculation is performed correctly, thin sections can be cast without white solidification taking place. Due to the solidification mechanisms, with the diffusion of carbon through the austenite layer, ductile iron has a higher tendency for white solidification than grey cast iron that also promotes that ductile irons solidify at higher supercooling as compared to grey cast irons, where solidification mainly is controlled by carbon diffusion in the liquid (Totten et al. 2003; Svensson 2001).

Morfologia sferică a grafitului îmbunătățește remarcabil proprietățile mecanice, cu o ductilitate crescută, motiv pentru care se mai numește fontă ductilă, rezistență totală la rupere și modulul Young în detrimentul conductivității termice și capacității de amortizare care sunt reduse. Fonta ductilă este adesea o alternativă la oțelul laminat, forjat și turnat în componente (Totten et al. 2003; Svensson 2001).
The spherical morphology of the graphite remarkably enhances the mechanical properties, with an increased ductility, which is why it is also called ductile cast iron, overall tensile strength, and Young’s modulus on the expense of heat conductivity and damping capacity that are lowered. Ductile iron is often an alternative to rolled, forged, and cast steel in components (Totten et al. 2003; Svensson 2001).

Creșterea conținutului de perlită sau reducerea grosimii peretelui obțin o rezistență la întindere (vezi Fig. 48) și duritate mai mari, dar ductilitatea va fi scăzută. Pe lângă grosimea peretelui și rotunjimea grafitului, conținutul de mangan și cupru controlează într-o anumită măsură structura matricei de fontă ductilă, deoarece în mod normal promovează formarea perlitei, care la rândul său guvernează rezistența. Viteza de răcire în timpul solidificării și transformările în stare solidă și numărul de noduli de grafit sunt alți factori importanți pentru proprietățile mecanice (Totten et al. 2003).
Increasing the pearlite content or reduction in wall thickness, a higher tensile strength (see Fig. 48) and hardness are obtained, but the ductility will be decreased. Besides wall thickness and roundness of graphite, manganese and copper content are controlling to a certain extent the structure of the ductile iron matrix, as normally they promote pearlite formation, which in turn governs the strength. The cooling rate during solidification and solid-state transformations and the number of graphite nodules are other important factors for the mechanical properties (Totten et al. 2003).

Fontă cu grafit compactat

O formă intermediară de creștere a grafitului definește grafitul compactat, uneori numit și grafit vermicular (Fig. 49), care conferă o structură și proprietăți între cele ale fontelor lamelare și cele nodulare (Fig. 50). Morfologia grafitului compact poate fi controlată și, în funcție de forma grafitului, se poate obține o mare varietate de proprietăți. Fontele cu grafit compactat conțin de obicei unele fracțiuni de grafit nodular care este în mod normal controlat de viteza de răcire, cantitatea de inoculare și nivelul conținutului de Mg sau Ce. Fiind capabile să ofere o rezistență relativ ridicată, cu o ductilitate apreciabilă și o conductivitate termică bună, fontele cu grafit compactat sunt introduse într-o serie de aplicații de inginerie, în special atunci când sunt cerute solicitări legate de ciclul termic, cum ar fi matrițe de lingou, chiulase, blocuri de motor și componente de frânare.
An intermediate form of graphite growth defines compacted graphite, sometimes also called vermicular graphite (Fig. 49), which gives a structure and properties between that of lamellar and nodular cast irons (Fig. 50). The morphology of the compact graphite can be controlled, and depending on the shape of the graphite, a wide variety of properties may be obtained. Compacted graphite irons usually contain some fractions of nodular graphite which is normally controlled by the cooling rate, amount of inoculation, and level of Mg or Ce contents. Being able to offer relatively high strength with appreciable ductility and good thermal conductivity, compacted graphite irons are penetrated in a number of engineering applications, particularly when demands on thermal cycling, such as ingot molds, cylinder heads, engine blocks, and braking components, are required (Totten et al. 2003; Jarfors et al. 2003; Svensson 2001).

Ca majoritatea fontelor, matricea poate varia de la cea mai mare parte feritică la complet perlitică. Dar dacă trebuie îndeplinite cerințele privind calitățile de înaltă rezistență, așa cum par să solicite majoritatea aplicațiilor, este necesară o matrice preponderent perlitică în fontele compacte. Pentru a obține o matrice perlitică, se adaugă de obicei cuprul și staniul în cantități considerabil mai mari decât cele aplicate în mod normal în fontele cenușii. Elementele de rafinare a perlitei pot fi, de asemenea, utilizate în același mod ca și pentru fonta cenușie (Totten et al. 2003).
As the majority of cast irons, the matrix can vary from mostly ferritic to fully pearlitic. But if demands on high-strength qualities are to be fulfilled, as most applications seem to require, a mostly pearlitic matrix in compact cast irons is required. In order to obtain a pearlitic matrix, copper and tin are usually added in considerably higher levels than normally applied in grey irons. Pearlite refining elements can also be used in the same way as for grey iron (Totten et al. 2003).

Fontă albă

Fiind dur, cu cantități masive de cementit, acest tip de fontă fără grafit, fontă albă, este utilizat în mod normal pentru aplicații rezistente la coroziune și la abraziune, cum ar fi roțile pompei și mașinile pentru zdrobire și măcinare. O suprafață fracturată a acestui material apare albă, de unde și numele.

Aliată cu crom pentru a accelera solidificarea albă și nichel, molibden și cupru pentru a evita perlita în structură, structura de fontă albă poate fi controlată. O gamă tipică de compoziție poate fi 2–3,6% C, max 2,0% Mn, max 2,0% Si, 2–5% Ni, 1,4–25% Cr, 1–3% Mo și max 1,2% Cu (ASM Speciality Handbook 1996).
Being hard, with massive amounts of cementite, this free of graphite cast iron type, white cast iron, is normally used for corrosion-resistant and abrasion-resistant applications such as pump wheels and machinery for crushing and grinding. A fractured surface of this material appears white, hence the name.

Alloyed with chromium to promote white solidification and nickel, molybdenum, and copper to avoid pearlite in the structure, the white cast iron structure can be controlled. A typical range of composition might be 2–3.6 % C, max 2.0 Mn, max 2.0 Si, 2–5 % Ni, 1.4–25 % Cr, 1–3 % Mo, and max 1.2 % Cu (ASM Specialty Handbook 1996).

Fontă maleabilă

În mod similar cu fonta cenușie și nodulară, fonta maleabilă conține și grafit. Grafitul din fonta maleabilă, comparativ cu alte fonte, dimpotrivă este obținut printr-un procedeu de tratament termic al fontei albe, unde cementitul metastabil format la solidificare se descompune în grafit. Nodulii sau bilele neregulate după un astfel de tratament post-solidificare au ca rezultat o ductilitate mai bună în comparație cu fontele cenușie și albă. Prin controlul răcirii solidificării, pot fi obținute fonte maleabile feritice, perlitice și martensitice, oferind astfel o gamă largă de proprietăți mecanice și fizice (Svensson 2001).
In similarity with grey and nodular cast iron, malleable cast iron also contains graphite. The graphite in malleable cast iron, compared to other cast irons, on the contrary is obtained by a heat treatment procedure of white cast iron, where the metastable cementite formed at solidification decomposes to graphite. The irregular nodules or balls after such a post-solidification treatment result anyhow in better ductility compared to grey and white iron. By controlling the cooling of the solidification, ferritic malleable, pearlitic malleable, and martensitic malleable cast irons can be obtained, hence offering a wide range of mechanical and physical properties (Svensson 2001).

Formații de defecte în fonte

Porozitatea este cel mai frecvent defect la fonta. Principalele cauze ale acestui tip de defect sunt:
• Defecte legate de contracție
• Defecte de solubilitate în gaz și de presiune
• Formare de porozitate prin presiunea externă
Porosity is the most common defect in cast irons. The main causes of this type of defect are:
• Shrinkage-related defects • Gas solubility- and pressure-related defects • Porosity formation by external pressure

Defect legat de contracție

Modificările de volum în fontă încep cu modificări ale volumului lichidului în timpul solidificării. Contracția lichidului este compensată în mod normal de alimentatoare sau de sistemul piciorului pâlniei de turnare, în timpul umplerii și înainte de solidificarea picioarelor pâlniei. Austenita primară se micșorează în timpul solidificării și adesea se găsesc porozități destul de mari  în turnare, din cauza acestei contracții timpurii (Fig. 51).
The volume changes in cast irons start with changes in the volume of the liquid during solidification. Liquid shrinkage is normally compensated by the feeders or by the ingate system, during filling and before the ingates solidify. The primary austenite shrinks during solidification, and often rather large porosities, due to this early shrinkage, are found in the casting (Fig. 51).

Austenita și grafitul sunt precipitate în același timp în timpul reacției eutectice. Structura grafitului este destul de deschisă, cu straturi de inele hexagonale de carbon, iar densitatea grafitului este de aproximativ o treime din topitură și austenită. Precipitația de grafit poate compensa pierderea de volum cauzată după formarea austenitei. Natura fontei cenușii și a unor tipuri de fonte compacte din grafit asigură, în plus, alimentarea internă datorită faptului că topitura este în contact cu topitura în timpul solidificării eutecticului, ceea ce asigură niveluri de porozitate mai mici.
Austenite and graphite are precipitated at the same time during the eutectic reaction. The graphite structure is rather open with layers of carbon hexagon rings, and the density of graphite is around one third of the melt and austenite. The graphite precipitation can compensate for the volume loss caused after the austenite has formed. The nature of grey iron and some types of compact graphite irons secures furthermore internal feeding due to the fact that the melt is in contact with the melt during solidification of the eutectic, which ensures less porosity levels.

În fontele ductile, în schimb, precipitarea grafitului începe direct în topitură, ceea ce compensează o parte din contracția care apare la precipitarea primară a austenitei sau în timpul precipitării austenitei care rezultă din creșterea eutectică în rețea liberă. Când un înveliș de austenită înconjoară nodulii, compensarea este mai dificilă. Mișcările spre exterior devin mai puternice pe matriță și, dacă matrița este prea slabă, volumul total crește și are loc pierderea de material. Pe măsură ce s-a format o rețea rigidă, volumul topiturii datorat segregării poate fi de densitate mai mare, iar între nodulii acoperiți cu austenită poate apărea microcontracție (Fig. 52; Svensson 2001).
In ductile irons, instead, the graphite precipitation starts directly in the melt, which compensates some of the shrinkage occurring at the primary austenite precipitation or during austenite precipitation resulting from divorced eutectic growth. When an austenite shell surrounds the nodules, the compensation is more difficult. The outward movements get stronger on the mold and, if the mold is too weak, the total volume increases and loss of material occurs. As a rigid network has been formed, the volume of the melt due to segregation can be of larger density, and micro shrinkage can occur between the austenite-covered nodules (Fig. 52; Svensson 2001).

Defecte legate de solubilitatea gazului și presiunea gazului

Defecte legate de solubilitatea gazului și presiunea gazului: Ca majoritatea metalelor, fontele dizolvă gazele, ceea ce duce la formarea porozității în timpul solidificării. Metalul lichid are o rezistență internă, care trebuie depășită pentru a forma porozitate. Formarea de nuclee într-o topitură pură este astfel foarte dificilă, dar în fontă există în mod normal zgură și pelicule de oxid și carbon, care ajută și pot fi locuri pentru formarea de nuclee a porilor de gaz (Campbell 2002).
Gas solubility- and gas pressure-related defects: As most metals, cast irons dissolve gases, which result in porosity formation during solidification. The liquid metal has an internal strength, which has to be exceeded to form porosity. The nucleation in a pure melt is thus very difficult, but in cast irons there are normally slags and oxide and carbon films, which assist and can be sites for nucleation of gas pores (Campbell 2002).

Ca majoritatea topiturilor, topitura de fontă este expusă aerului și, prin această expunere, topitura va putea dizolva azotul. Faptul că aerul conține apă care, la rândul său, reacționează cu topitura va duce la un nivel sporit de hidrogen în topitura de fontă. Solubilitatea hidrogenului la o presiune a hidrogenului gazos de 1 atm. este prezentată în Fig. 53 pentru unele materiale pe bază de fontă. Motivul formării porozității este că solubilitatea gazului este mult mai mică în stare solidă decât în ​​lichid, așa cum s-a declarat. Turnarea în matrițe de nisip crud, cu mai mult sau mai puțin saturat de apă în ea, crește și mai mult dizolvarea hidrogenului în interiorul topiturii. Conținutul de oxigen din lichid va influența posibila presiune a hidrogenului la suprafață și posibila concentrație de hidrogen (Svensson 1980; Svensson și Fredriksson 1980).
As the majority of melts, the cast iron melt is exposed to air, and by this exposure, the melt will be able to dissolve nitrogen. The fact that air contains water that in turn reacts with the melt will lead to an enhanced level of hydrogen in the cast iron melt. The hydrogen solubility at one atmosphere hydrogen gas pressure is shown in Fig. 53 for some iron-based materials. The reason for porosity formation is that the solubility of the gas is much lower in the solid state than in the liquid, as declared. Casting in green sandmolds, withmore and less water-saturated in it, increases the dissolution of hydrogen inside the melt further. The oxygen content in the liquid will influence the possible hydrogen pressure at the surface and the possible concentration of hydrogen (Svensson 1980; Svensson and Fredriksson 1980).

Formarea porozității prin presiunea externă a gazului

Contracția metalelor la solidificare poate fi compensată prin alimentarea gravitațională. Alimentatorul este atunci plasat la un nivel mai înalt decât zona de alimentat și este în contact cu atmosfera, pentru a avea un transport de lichid din alimentator în zona de contracție. Merită să aveți în vedere că contactul direct între atmosferă și interior poate fi întrerupt dacă la suprafața alimentatorului se formează o carcasă subțire de metal. Dacă, în același timp, topitura intră în contact cu atmosfera într-un punct mai jos decât zona de contracție, presiunea externă poate transporta metalul în sus. În exemplul prezentat în Fig. 54, miezul de nisip din turnarea fontei ductile a fost încălzit, iar presiunea exterioară a gazului a transportat topitura în zonele de contracție, inclusiv în alimentator. Rezultatul este că alimentatorul este complet lipsit de porozități, în timp ce turnarea conține o cantitate excesivă din ele (Svensson 2001).
Shrinking of metals at solidification can be compensated by gravity feeding. The feeder is then placed at a higher level than the area to be fed and is in contact with the atmosphere, in order to have a transport of liquid from the feeder to the shrinking area. It is worth to have in mind that the direct contact may be broken between the atmosphere and interior if a thin metal shell is formed at the surface of the feeder. If at the same time the melt has contact with the atmosphere at a lower point than the shrinking area, the external pressure can transport the metal upwards. In the example shown in Fig. 54, the sand core in the ductile iron casting has been heated, and the external gas pressure has transported the melt to the shrinking areas, including the feeder. The result is that the feeder is completely free from porosities, while the casting contains an excessive amount of them (Svensson 2001).