02214001

RENAULT V.I. N° 02 21 4001 / G

© RENAULT V.I. /25

NORME STANDARD

02.21.4001 / G

FONTES POUR PIÈCES DE VÉHICULES

RENAULTTRUCKS

RENAULTTRUCKS

Normalisation / Standardization RENAULT V.I. (S.A.)

RENAULT V.I. N° 02 21 4001 / G © RENAULT V.I. /25

Ce document est un tout et ne doit pas être dissocié; sa reproduction et sa communication sont interdites sans l'accord de Renault V.I. This document is as a whole and must not be divided; its copying and communication are prohibited without Renault V.I.' consent. In the event of litigation, the French language version is the original document except if original is a english document.

Document applicable particularly to "Renault Trucks" and "Renault V.I. Powertrain".

CREATION - MODIFICATIONS : Date version ind. Objet - Subject Décembre 1979 Octobre 1981 Juillet 1982 Mars 1985 Juin 1986 Mai 1994 Septembre 2003

A B C D E F G

1ére édition 2éme édition 3éme édition 4éme édition 5éme édition 6éme édition Modifications de certaines compositions chimiques, ajout des nuances de fontes pour disques de frein, fontes européennes normalisées et tableau de correspondances internationales, suppression des images type de graphite, ajout de la criticité et de la santé matière

PUBLICATION : "NCE"

DOCUMENTS CITES / RELEVANT DOCUMENTS : (références) Recherche documents: Attention aux documents d'origine RENAULT Automobiles devenus spécifiques RENAULT V.I. signalés par un 4 en supplément dans leur numéro de référence tel que : "N° XX XX 4XXX"

Normes / Standards 01.10.4021, STD1103,19 ; STD1107,22 ; STD1107,37

Cahiers des charges / Technical specifications 30.03.404

Procédures d'essai / Test procedures

Méthodes d'essai / Test methods

Autres (origine / ref.) / Others ASTM E 192, ASTM E 446, ASTM E 802, NF EN 1561, NF EN 1563, NF EN 1564, NF EN 10002-1, NF EN 10045-1, NF EN ISO 945, NF EN ISO 6506-1, NF EN ISO 6508-1

MODALITES D'APPLICATION ETUDES / ENGINEERING MODES OF ENFORCEMENT :

NOTA :

VERSION : (signed original) (month/year) : 09/2003

Propriétaire / Owner : CVL / MT

Auteur / Author:

E VALETTE BRIVES

Examen / Examination

M. CROS Normalisation / Stds ,

Approbation / Approval

P. RAVILLY

Réexamen du document recommandé tous les 5 ans / Recommended reexamination every 5 years ::


SOMMAIRE

1. OBJET 5

2. GENERALITES 5

2.1. DEFINITIONS, CLASSIFICATIONS, SYMBOLISATION 5

2.2. INDICATIONS A PORTER AU PLAN 6

2.2.1. Désignation 6

2.2.2. Caractéristiques mécaniques 6

2.2.3. Exigences particulières 6

2.2.4. Exemples d’indications à porter au plan : 6

2.3. CRITICITE 7

3. ECHANTILONNAGE ET MÉTHODES D’ESSAI 7

3.1. ECHANTILLONS COULÉS A PART 7

3.2. COMPOSITION CHIMIQUE 7

3.3. STRUCTURES MICROGRAPHIQUES 7

3.3.1. Graphite 7

3.3.2. Matrice 7

3.4. PROPRIETES MECANIQUES 8

3.4.1. Dureté 8

3.4.2. Traction 8

3.4.3. Flexion 8

3.4.4. Essais de flexion par choc 8

3.5. SANTÉ INTERNE ET DÉFAUTS D'ASPECT 8

4. EXIGENCES 9

4.1. COMPOSITION CHIMIQUE 9

4.2. CARACTERISTIQUES MECANIQUES SUR EPROUVETTES USINEES DANS DES ECHANTILLONS COULES A PART 9

4.3. CARACTERISTIQUES SUR PIECES 9

4.3.1. Structures micrographiques 9

4.3.2. Dureté 9


4.4. SANTÉ INTERNE ET DÉFAUTS D'ASPECT 10

4.5. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE NON-ALLIEES D’USAGE GENERAL (FONTES GRISES) 12

4.6. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE ALLIEES D’USAGE SPECIFIQUE (FONTES GRISES) 13

4.7. FONTES À GRAPHITE SPHEROIDAL, BRUTES DE COULEE (FONTES DUCTILES) 15

4.8. FONTES À GRAPHITE SPHEROIDAL, TRAITEES THERMIQUEMENT 16

4.9. FONTES SPECIFIQUES À GRAPHITE SPHEROIDAL 16

A PARTIR DU POINT 5, ANNEXES DE 1 À 5 17

5. METHODE DE DOSAGE DU CARBONE D'UNE FONTE HYPEREUTECTIQUE POUR DISQUE DE FREIN 17

5.1. PRÉLÈVEMENT 17

5.2. ANALYSE 18

5.3. RÉSULTATS 18

6. IMAGES "TYPE" POUR L'APPRÉCIATION DU POURCENTAGE DE PHASES 19

7. METHODE D'ESSAI DE FLEXION 20

7.1. OBJET ET PRINCIPE : 20

7.2. APPAREILLAGE : 20

7.3. PRÉPARATION DES ÉPROUVETTES : 21

7.4. MODE OPÉRATOIRE 21

8. INFORMATIONS TECHNIQUES 22

8.1. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE 22

8.1.1. Module de refroidissement 22

8.1.2. Carbone équivalent 23

8.1.3. Choix du type de fonte 23

8.1.4. Caractéristiques mécaniques 23

8.2. FONTES À GRAPHITE SPHÉROÏDAL 24

9. TABLEAUX DE CORRESPONDANCE 25

* * *

RENAULT V.I. N° 02 21 4001 / G © RENAULT V.I. /25 1. OBJET

La présente norme concerne les différents types de fontes utilisées pour la réalisation de pièces de véhicules. Elle établit pour les fontes courantes une correspondance avec les désignations des normes européennes NF EN 1561, NF EN 1563 et NF EN 1564.

Elle est complétée par le Cahier des Charges 30.03.404 « Pièces brutes de fonderie - Prescriptions générales »

2. GENERALITES

2.1. DEFINITIONS, CLASSIFICATIONS, SYMBOLISATION

Les différents types de fontes sont définis par :

! la morphologie du graphite,

! la nature de la matrice,

! les caractéristiques sur éprouvettes coulées à part,

! les caractéristiques sur pièces,

! la composition chimique.

Les fontes de désignation propre à Renault V.I. sont classées d’après la forme du graphite et la nature de leur matrice. Une symbolisation à deux chiffres est employée :

! fontes à graphite lamellaire d’usage général (fontes grises) 00 à 04

! fontes à graphite lamellaire d’usage spécifique (fontes grises) 05 à 39

! fontes à graphite sphéroïdal, ductiles brutes de coulée (fontes GS) 50 à 59

! fontes à graphite sphéroïdal traitées thermiquement (fontes GS) 60 à 69

! fontes spécifiques à graphite sphéroïdal (fontes GS) 70 à 79


2.2. INDICATIONS A PORTER AU PLAN

2.2.1. Désignation

Écrire :

! Fonte (en toute lettre),

! Symbole,

! La référence à la présente norme ou à la norme européenne le cas échéant,

! Éventuellement le traitement thermique,

! Toute modification (dans la composition chimique, les caractéristiques mécaniques...) par rapport aux exigences de la présente norme.

! Si nécessaire, la nuance de fonte VOLVO équivalente (voir tableau de correspondances en Annexe 5)

2.2.2. Caractéristiques mécaniques

Indiquer (si elles sont différentes de celles indiquées dans les TABLEAUX 4 à 9 des paragraphes 4.5 à 4.9) les spécifications de dureté et/ou, si nécessaire, d’autres caractéristiques mécaniques en précisant si celles-ci doivent être mesurées sur pièce ou sur échantillons coulés à part (voir § 3.1 "Échantillons coulés à part").

La dureté spécifiée correspond à une mesure au niveau d'une surface usinée. Le concepteur doit avoir à l'esprit qu'il existe un écart de dureté entre la surface usinée et la surface brute de fonderie. Après mise au point de la fabrication, il appartient au fabricant d'établir la corrélation entre la dureté sur zone brute meulée et la dureté sur cette même zone usinée.

Le cas échéant, indiquer l’emplacement des mesures de dureté et des éprouvettes de traction, flexion ou résilience à prélever dans la pièce. Indiquer le type d’éprouvette utilisée.

2.2.3. Exigences particulières

Indiquer, éventuellement, les exigences particulières, de santé interne (si différentes des exigences du § 4.4 "Santé interne et défauts d'aspect") ou d’état de surface, liées à la fonction de la pièce.

2.2.4. Exemples d’indications à porter au plan :

Les indications à porter au plan sont en général issues de discussions techniques avec le fournisseur lors de la mise au point de la pièce. Les exemples suivants montrent différents niveaux de détails possibles.

Fonte 03 norme 02.21.4001 + représentation sur le plan de la zone de billage

Fonte 11 norme 02.21.4001, stabilisation à 550 °C, Dureté 185-225 HB + représentation sur le plan de la zone de billage

Fonte EN GJL 250 norme NF EN 1561, Dureté 180-255 HB + représentation sur le plan de la zone de billage

Fonte EN GJS 800-8 norme NF EN 1564, Re mini 620 MPa, Rm mini 760 MPa, A% mini 8%, éprouvettes de traction proportionnelles Φ 6 mm prélevées sur pièce. Santé matière : suivant radiographie de référence - norme ASTM E 192 - + représentation sur le plan de la zone de billage et du lieu de prélèvement des éprouvettes de traction.


2.3. CRITICITE

Lorsque la matière sera cotée par le Bureau d'Etudes avec un certain niveau de criticité [1], [2] ou [3] selon la norme 00.10.4021, les caractéristiques repérées par [C] dans les tableaux 4 à 9 (§ 4.5 à 4.9) devront être contrôlées en fabrication par les opérations suivantes :

- analyse chimique sur médaille (pour chaque poche traitée dans le cas d'une fonte GS),

- dureté sur pièce : 1 pièce par référence et par jour,

- caractéristiques mécaniques : traction d'un barreau coulé à part par référence et par jour ou prélèvement d'éprouvettes dans la pièce si cela est spécifié au plan,

- contrôle de la structure de la fonte : mesure de la nodularité sur échantillon coulé en fin de chaque poche traitée dans le cas d'une fonte GS,

- contrôle de la structure de la pièce : une micrographie sur la pièce par référence et par jour.

Après accord des services techniques de Renault VI et sur proposition du fournisseur, le plan de contrôle, ci-dessus, pourra être adapté aux spécificités du process (exemples des techniques "tap and charge" ou des fours sous pression) ou des pièces à couler (cas des petites séries...)

3. ECHANTILONNAGE ET MÉTHODES D’ESSAI

3.1. ECHANTILLONS COULÉS A PART

Les échantillons coulés à part sont définis dans les normes NF EN 1561, NF EN 1563 et NF EN 1564.

3.2. COMPOSITION CHIMIQUE

Dans les Tableaux 4 à 9 des paragraphes 4.5 à 4.9, le calcul du carbone équivalent (Céq.) est fait suivant la formule :

3PSiCéq.C ++=

Remarque : Pour le dosage du Carbone de la fonte 13 pour disque de freins (fonte hypereutectique pouvant présenter une ségrégation de graphite en surface), la procédure à appliquer est décrite en ANNEXE 1.

3.3. STRUCTURES MICROGRAPHIQUES

3.3.1. Graphite

La forme, la répartition et les dimensions du graphite sont définies selon la norme NF EN ISO 945. L’observation sera faite au grossissement x100.

3.3.2. Matrice

Les pourcentages de phases correspondent à la matrice seule, exclusion faite du graphite. Ils peuvent, pour les fontes GS, être appréciés à l’aide de photographies types représentées en ANNEXE 2.

La cémentite libre et les carbures seront contrôlés sur la plage de plus forte teneur au grossissement x100.


3.4. PROPRIETES MECANIQUES

3.4.1. Dureté

C’est, généralement, l’essai de dureté BRINELL (HB 10/3000) qui est utilisé (voir la norme NF EN ISO 6506-1). Une épaisseur d'au moins 0,5 mm sera enlevée sur surface brute avant de faire la mesure.

Pour les pièces de petites dimensions ou de faibles épaisseurs pour lesquelles les conditions de l’essai BRINELL ne peuvent être respectées ou éventuellement pour un contrôle non destructif de pièces usinées, il sera utilisé l’essai de dureté ROCKWELL selon la norme NF EN ISO 6508-1. Les essais de dureté ROCKWELL B (HRB) s‘appliquent aux pièces de dureté inférieure à 109 HRB. Les essais de dureté ROCKWELL C (HRC) s’appliquent aux pièces de dureté élevée, trempées sur refroidisseur ou thermiquement (martensitiques ou bainitiques)

3.4.2. Traction

Les mesures de traction seront faites conformément à la norme NF EN 10002-1. Les éprouvettes seront conformes à celles décrites dans les normes NF EN 1561, NF EN 1563 et/ou NF EN 1564

3.4.3. Flexion

Le cas échéant, les essais de flexion seront faits selon la méthode d’essai décrite dans l’ANNEXE 3.

3.4.4. Essais de flexion par choc

Le cas échéant et selon la norme NF EN 10045-1, les essais de flexion par choc devront être faits à température ambiante (23 ± 5 °C) sur des éprouvettes CHARPY à entaille en V.

Si l’on dispose de suffisamment de matière, l’essai doit être effectué sur 3 éprouvettes.

3.5. SANTÉ INTERNE ET DÉFAUTS D'ASPECT

Lorsqu'elle sera précisée, la santé interne sera mesurée par radiographie X sur les échantillons initiaux et les défauts seront cotés selon les normes ASTM E 446, ASTM E 192 ou ASTM E 802.

Le fournisseur pourra se constituer un référentiel interne de clichés en gammagraphie ou en radiographie (par exemple pendant la phase de développement de la pièce ou lors de tout changement de process) afin de comparer la santé interne des échantillons initiaux avec les pièces en production lorsque cela est demandé. En cas de litige, c'est la mesure par radiographie X qui fera foi.

Les défauts d'aspect extérieurs seront cotés visuellement.


4. EXIGENCES

Les caractéristiques des nuances sont indiquées dans les TABLEAUX 4 à 9 des paragraphes 4.5 à 4.9

4.1. COMPOSITION CHIMIQUE

Les compositions chimiques, figurant dans les TABLEAUX 4 à 9, sont imposées sauf indication contraire.

4.2. CARACTERISTIQUES MECANIQUES SUR EPROUVETTES USINEES DANS DES ECHANTILLONS COULES A PART

Les fourchettes de caractéristiques, si elles diffèrent de celles citées pour chaque nuance dans les TABLEAUX 4 à 9, seront indiquées au plan et précédées de la mention « Échantillons coulés à part »

4.3. CARACTERISTIQUES SUR PIECES

Par accord entre le Bureau d’Études et le fabricant, des caractéristiques peuvent être requises à certains emplacements de la pièce.

Les emplacements et les dimensions des éprouvettes prélevées dans la pièce seront notées sur le dessin des pièces. Les fourchettes de caractéristiques seront indiquées au plan, précédées de la mention « sur pièce »

4.3.1. Structures micrographiques

Pour l’ensemble des fontes, les structures micrographiques sont imposées sur pièce. En cas de difficulté, à obtenir les structures sur l'ensemble de la pièce, un accord sur le lieu d'observation pourra être trouvé entre Renault V.I. et son fournisseur. Le lieu d'observation sera alors indiqué au plan.

4.3.1.1. Graphite sphéroïdal

Voir TABLEAUX 4 à 9.

4.3.1.2. Matrice

La cémentite libre et les carbures ne sont admis qu’en précipités fins, dans les limites fixées pour chaque nuance (voir TABLEAUX 4 à 9). Les phases et constituants non mentionnés dans les tableaux ne doivent pas être observables au grossissement x100.

4.3.2. Dureté

Pour certaines familles de pièces nécessitant des plages de dureté différentes de celles spécifiées dans les TABLEAUX 4 à 9, la fourchette de dureté sera marquée au plan. Pour certains plans existants, le TABLEAU 1, ci-dessous, indique les fourchettes de dureté à respecter. Pour les pièces non mentionnées dans le tableau 1, il convient de se reporter à la définition générale des tableaux 4 à 9.


TABLEAU 1 (SPECIFICATION POUR PIECES ANCIENNES) :

Famille de pièces Nuance de fonte Emplacement de billage Dureté HB

Carter B9 03 Bride carter Supérieur et inférieur 202-277

Blocs moteurs 03 Table culasse 187-255

Chapeaux de paliers 03 197-248

CULASSES :

Moteur 06.02.26 Moteur 04.02.26

14M Face cordon ou cylindre 223-269

Moteur 06.20.45 (6 culasses) 14M Face cordon

Face cylindre

235-277

241-269

Moteur 06.35.40 14 Face cordon ou cylindre 223-269

Moteur 06.23.56 (6 culasses)

Moteur 06.23.56 (culasse monobloc)

Voir les plans correspondants

4.4. SANTÉ INTERNE ET DÉFAUTS D'ASPECT

La qualité, des pièces moulées en fonte, sera au moins celle décrite dans les TABLEAUX 2 et 3 se trouvant ci-dessous. Les défauts acceptés en toutes zones ne devront pas déboucher après toute opération d'usinage.

Si la pièce nécessite un niveau de sévérité renforcé dans certaines zones ou accepte, localement, un niveau moins sévère (dans un bossage par exemple), une discussion entre le concepteur et le fabricant doit définir les nouveaux niveaux d'acceptation et les zones concernées. Ces nouveaux critères devront être indiqués sur le plan.

Renault V.I. peut être amené à figer les exigences de santé interne sur la base d'une radio de référence d'une pièce ayant par exemple subi avec succès des tests d'endurance. Il sera noté alors au plan : "Santé interne suivant radiographie de référence xxxxx"


TABLEAU 2 :

Norme de référence

Catégorie Désignation Zones concernées Niveau de sévérité

Fontes GS Fontes grises

ASTM E446 A Porosités gazeuses Toutes zones ≤ 2 ≤ 2

B Inclusions Toutes zones ≤ 2 ≤ 2

C Retassures Zones contraintes en traction* Autres zones

≤ 3 ≤ 4

0 0

D Cassures à chaud Toutes zones 0 0

E Criques à chaud Toutes zones 0 0

ASTM E192 A Porosités gazeuses Toutes zones ≤ 5 ≤ 5

B Inclusions Toutes zones ≤ 5 ≤ 5

C Retassures filamenteuses

Zones contraintes en traction* Autres zones

≤ 2 ≤ 3

0 0

Retassures dendritiques Toutes zones ≤ 5 0

Retassures spongieuses Zones contraintes en traction* Autres zones

≤ 3 ≤ 5

0 0

Retassures caverneuses

Zones contraintes en traction* Autres zones

≤ 3 ≤ 4

0 0

D Cassures à chaud Toutes zones 0 0

E Criques à chaud Toutes zones 0 0

* Les zones de contrainte en traction seront signalées sur le plan par le concepteur.

Remarque : Le choix de la norme de référence pour la radiographie est fait en fonction de l'image la plus ressemblante des défauts. Bien que définies pour des aciers moulés, les normes ASTM E 446 et ASTM E 192 sont représentatives pour les pièces en fontes de Renault V.I.. En principe, la norme ASTM E 446 est choisie pour des pièces dont l'épaisseur est > à 51 mm, la norme ASTM E 192 pour les pièces dont l'épaisseur est comprise entre 8 et 20 mm et la norme ASTM E 802 pour les pièces jusqu'à 112 mm.

TABLEAU 3 : Critères d'acceptation des défauts d'aspect extérieurs

Zones concernées Défauts admissibles

Zones contraintes en traction (signalées sur le plan par le concepteur)

Dimension : ∅ ≤ 3,5 mm ; profondeur ≤ 1 mm Nombre : 5 maximum Distance : ≥ 10 mm entre deux défauts

Autres zones Dimension : ∅ ≤ 5 mm ; profondeur ≤ 2 mm Distance : ≥ 10 mm entre deux défauts

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4.5. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE NON-ALLIEES D’USAGE GENERAL (FONTES GRISES)

TABLEAU 4 : Composition chimique Structure micrographique Caractéristiques mécaniques

Symbole Norme de Nuance HB Rm (Mpa) Exemples référence C Si Mn S P Divers a C.éq. Graphite Matrice sur pièce Sur éprouvette

coulée à part d’emploi

03 b 02.21.4001 Fonte grise non alliée

≤ 0,15 ≤ 0,15 Ni ≤ 0,35 Cr ≤ 0,35 Mo ≤ 0,15 Cu ≤ 0,80

3,60 4,20

I A 4-7 B à E admis I A 3 admis si Rm conforme

Perlite Ferrite ≤ 5% Cémentite ≤ 2%

suivant la zone de contrôle, à préciser au plan - voir tableau

ci-dessous

Blocs cylindres Chapeaux de paliers

32 02.21.4001 Fonte grise non alliée

≤ 0,15 ≤ 0,15 Cu ≤ 0,80 4,00 4,40

I A 3-7 Perlite Ferrite ≤ 15% Cémentite ≤ 5% dans les ailettes

170 241

≥ 180

Turbines de pompes à eau

EN-GJL-250 c

EN 1561 d e f 250-350

EN-GJL-200 EN 1561 g 200 -300

TABLEAU 5 : Caractéristiques mécaniques imposées Caractéristiques mécaniques

indicatives sur échantillon coulé à part

sur pièceh sur pièce

gamme d’épaisseur de la

pièce (mm)

diamètre de l’échantillon coulée

à part (mm)

Rm (Mpa) gamme d’épaisseur de la zone de billage

(mm)

dureté HB dans la zone de billage

Rm (Mpa) mini

10-40 30 ≥ 250 10-40 180-230 225 5-10 20 5-10 200-260 250

a Le fabricant peut rajouter des éléments d'addition non cités dans ce tableau : il est tenu d'en informer Renault VI et de faire valider l'usinabilité de la pièce concernée. b Fonte du type EN-GJL-250 de la norme EN1561 c La nuance EN-GJL-250 est acceptée si elle satisfait aux exigences de Carbone équivalent C.éq, de structures micrographiques et caractéristiques mécaniques de la Fonte 03 d Voir note c ci-dessus e Voir note c ci-dessus f Voir note c ci-dessus g La norme européenne n'indique rien sur la structure de la fonte. Nous pensons qu'il est nécessaire de rajouter au plan l'exigence suivante : Ferrite admise dans les zones massives, à hauteur de 15%maxi, Cémentite ≤ 3% h La zone de contrôle de la dureté sera indiquée au plan. Pour des exigences de dureté particulières (par exemple, des exigences de dureté dans une zone usinée ou dans une zone critique de la pièce), autres que celles mentionnées dans le tableau, la fourchette de dureté sera indiquée au plan, en respectant une amplitude ≥ 50 HB.


4.6. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE ALLIEES D’USAGE SPECIFIQUE (FONTES GRISES)

TABLEAU 6 : Caractéristiques mécaniques

Symbole Norme de référence

Nuance Composition chimique Structure micrographique sur pièce éprouvette coulée

à part

Exemples d’emploi

C Si Mn S P Divers Graphite Matrice HB Rm (Mpa)

Flexion (N) ≥ xxxx i ≥ yyyy j

Rm (MPA)

08 caractéristiques définies dans le Cahier des Charges 34 09 406 arbres à cames 11 02.21.4001 Fonte de

frottement 3,10 3,60

1,50 2,10

0,60 1,00

≤ 0,12 ≤ 0,12 Cr ≤ 0,40 Mo ≤ 0,10 Cu ≤ 1,30

I A 3-6 qq B admis D,E exclus

Perlite Ferrite ≤ 5 % Cémentite ≤ 2 %

195 241

≥ 200

≥ 2100 ≥ 5400

≥ 250 Tambours et disques de freins

13 02.21.4001 Fonte de frottement

3,60 3,90k

1,80 2,20

0,50 0,80

< 0,10 < 0,10 Cr :0,20-0,40 Cu :0,60-1,00 Mo < 0,10

I A 2-6 D,E exclus


160 220

≥ 130 Disques de freins

13Mo 02 21 4001 Fonte de frottement

3,60 3,90l

1,60 2,00

0,50 0,80

< 0,10 < 0,10 Ni < 0,10 Cr 0,10-0,40 Cu 0,20-0,50 Mo < 0,5 Sn 0,03-0,08

I A 4-6 qq B admis D,E exclus qq graphite ségrégé en surface admis

Perlite Ferrite ≤ 5% Cémentite ≤ 2 %

160 220

≥ 140 Disques de freins

14 02.21.4001 Fonte alliée 2,95 3,30

1,80 2,30

0,60 0,80

≤ 0,15 ≤ 0,15 Ni : 0,35-0,55 Cr :0,10-0,35 Mo :0,30-0,50 Cu :0,30-0,50

I A 4-7 B à E admis


voir § 4.3.2 (TABLEAU 1)

≥ 2500 ≥ 6500

≥ 280 Culasses anciennes

14M 02.21.4001 Fonte alliée 2,95 3,30

1,80 2,30

0,60 0,80

≤ 0,15 ≤ 0,15 Ni : 0,45-0,65 Cr :0,10-0,35 Mo :0,45-0,60 Cu :0,30-0,50

I A 4-7 B à E admis


À indi-quer au plan

≥ 2500 ≥ 6500

≥ 280

Culasses actuelles

15m Fonte de frottement

3,20 3,40

1,70 1,90

0,60 0,80

≤ 0,10 ≤ 0,15 Ni : 0,20-0,50 Cr : 0,15-0,25 Cu :1,00-1,20


Perlite Ferrite ≤ 3% Carbures ≤ 1 %

223 277

≥ 3100 ≥ 8000

≥ 250

Chemises

i Éprouvette réduite 5x10x35 j Éprouvette normale 8x10x35 k Pour le dosage du Carbone, les conditions de prélèvement sont décrites en ANNEXE 1 l Voir note k ci-dessus m Ne plus utiliser pour les études nouvelles : ces fontes alliées ont été remplacées par les Fontes 18 e 19


TABLEAU 6 (SUITE et FIN) : Symbole Norme de

référence Nuance Composition chimique

Structure micrographique

Caractéristiques mécaniques Exemples d’emploi

sur pièce éprouvette coulée

à part

C Si Mn S P Divers Graphite Matrice HB Flexion (N) ≥ xxxxn ≥ yyyyo

Rm (Mpa)

16 p Fonte de frottement

3,20 3,50

2,20 2,80

0,80 1,00

≤ 0,15 0,35-0,45

Cr :0,40-0,60 I A 4-5 qq B admis D,E admis

Perlite Ferrite ≤ 3 % Cémentite ≤ 2 % Eutectiques phosphoreux fins, répartition homogène

207 277

≥ 2500 ≥ 6400

Chemises

18 Fonte au Phosphore

3,00 3,50

2,20 2,60

0,50 0,90

0,3-0,6

Cr : 0,25-0,50 Mo :0,25-0,60 Ni ≤ 0,50

Perlite Ferrite ≤ 5 % Cémentite ≤ 1 % Eutectique phosphoreux en réseau discontinu

217 293

245-270

Chemises

19 Fonte au Phosphore-Bore

3,00 3,40

1,80 2,40

0,80 1,00

≤ 0,12 0,40 0,60

Cr : 0,25-0,45 B 0,030-0,050

Perlite Ferrite ≤ 5 % Cémentite ≤ 1 % Eutectique phosphoreux 3 à 5 %

230 285

> 260

Chemises

20 Fonte au phosphore traitée thermiqunt

3,00 3,50

1,80 2,50

0,60 0,80

≤ 0,12 0,35-0,55

Cu : 0,50-0,70 Mo :0,40-0,50 Cr ≤ 0,20

I A 4-7 B et D admis

Martensite ou Bainite revenue Eutectique phosphoreux régulièrement réparti

25- 34 HRC

330-380

Guides de soupapes

34q Fonte de frottement

3,20 3,50

2,10 2,50

0,60 0,85

≤ 0,10 ≤ 0,15 Cr : 0,25-0,40 Mo :0,30-0,50 Ni ≤ 0,20


Perlite Ferrite ≤ 5 % Cémentite ≤ 1 % Eutectique phosphoreux ≤ 5 %

217 262

Chemises

37 Fonte au phosphore

3,20 3,60

1,80 2,30

0,50 0,80

≤ 0,12 0,60 0,90

Cr ≤ 0,20 I A 4-7 B et D admis

Perlite - Ferrite Eutectique phosphoreux régulièrement réparti

212 269

250-300 Guides de soupapes

n Éprouvette réduite 5x10x35 o Éprouvette normale 8x10x35 p Ne plus utiliser pour les études nouvelles : ces fontes alliées ont été remplacées par les Fontes 18 et 19 q Ne plus utiliser pour les études nouvelles : ces fontes alliées ont été remplacées par les Fontes 18 et 19


4.7. FONTES À GRAPHITE SPHEROIDAL, BRUTES DE COULEE (FONTES DUCTILES)

TABLEAU 7 : Symbole Norme Nuance Composition chimique


Caractéristiques mécaniques exemples

d’emploi sur pièce sur pièce sur échantillon coulé à

part

C Si Mn S P Divers Traitement Graphite Matrice HB Energie de choc (J) r

Valeurs indicatives (Mpa) s

Rm (Mpa)

Rp0,2 (Mpa)

A%

50t 02.21.4001

Ferritique brut de coulée

3,40 3,80

≤ 3,30 ≤ 0,30 ≤ 0,02 ≤ 0,05 Cu < 0,15 sansu VI 5-7 > 90 % I à IV exclus [C]

Ferrite Perlite ≤ 25 % Cémentite ≤ 2 %

156 220

≥ 9 sur 1 éprouvette ET

Fatigue 230 v Rm 450 Rp0,2 270

≥ 450 [C]

≥ 310 [C]

≥ 10 [C]

Corps de pont-Collecteurs-Pièces tracteur-

l’analyse chimique est indicative, seul Si ≤ 3,30 Cu<0,15 et P≤0,05 sont imposés [C]

[C] [C] ≥ 12 sur une moyenne de 3 éprouvettes

EN-GJS-450-10

EN 1563 Ferritique brut de coulée

Pas d'exigence sans Pas d'exigence

Fatigue 210 w

≥ 450 ≥ 310 ≥ 10

51x 02.21.4001

Perlitique brut de coulée

3,40 3,80

1,80 2,80

0,4 0,9

≤ 0,02 ≤ 0,05 sans VI 5-7 > 90 % I à IV exclus


250 290

Fatigue 280 y

≥ 700 ≥ 420 ≥ 2 Fourchettes Supports Moyeux Tambours

possibilité de trempe superficiellez

Martensite HRC ≥ 45

53 (SiMo)

02.21.4001

Ferritique brut de coulée

3,10 3,60

3,90 4,20

< 0,50 < 0,02 < 0,05 Mo 0,50-0,70

sans VI > 85% III à V admis

Ferrite Perlite ≤ 15 % Carbures ≤ 5 %

190-240

Collecteur d'échappement

[1] Lorsque la matière est repérée avec un indice de criticité selon la norme 00.10.4021 sur le plan, se reporter au § 2.3

r Cette caractéristique ne rentre pas dans le contrôle courant de fabrication mais pourra être utilisée en cas de litige sur la qualité de la pièce (fragilité due à un fort Silicium) s Pour des épaisseurs de parois inférieures ou égales à 50 mm t nuance du type EN GJS 450-10 de la norme EN 1563. u Le traitement thermique (par exemple dans le cas d’une réparation par soudure...) est admis si les caractéristiques mécaniques sont respectées. Le traitement de ferritisation est admis seulement s'il est indiqué au plan par la mention : "Fonte 50 ou Fonte 66" (voir la définition de la fonte 66 dans le Tableau 8) v Limite d’endurance en traction compression sur éprouvette rectifiée lisse, avec un rapport de charge de R=-1 w Limite d'endurance en flexion rotative sur éprouvette lisse x nuance du type EN GJS 700-2 de la norme EN 1563 y Limite d'endurance en flexion rotative sur éprouvette lisse z Pour les pièces destinées à être trempées superficiellement, il est souvent nécessaire d'imposer des conditions particulières de structures et de composition chimique : à mentionner au plan.


4.8. FONTES À GRAPHITE SPHEROIDAL, TRAITEES THERMIQUEMENT

TABLEAU 8 : Symbole Norme Nuance Composition chimique


Caractéristiques mécaniques exemples d’emploi

C Si Mn S P Traitement Graphite Matrice HB Rm (Mpa)

Rp0,2 (Mpa)

A% Energie de choc (J) aa

Fatiguebb (Mpa)

sur pièce

Sur échantillon coulé à part à titre indicatif

66 02.21.4001 Ferritique 3,40 3,80

≤ 3,30 ≤ 0,30 ≤ 0,02 ≤ 0,05 Traitement de ferritisation

VI 5-7>90% Ferrite Perlite≤10% Cémentite ≤2%

137 179

≥400 ≥250 ≥15 ≥ 9 sur 1 éprouvette ET ≥ 12 sur une moyenne de 3 éprouvettes

210 Corps de pont-Moyeux-Supports boîtiers de différentiel

EN GJS 800-8

EN1564 Bainitique Trempe isotherme

VI+V >90% Bainite 260 320

≥800 ≥500 ≥8 ≥ 9 sur 1 éprouvette ET ≥ 10 sur une moyenne de 3 éprouvettes

Support moteur

4.9. FONTES SPECIFIQUES À GRAPHITE SPHEROIDAL

TABLEAU 9 : Symbol

e Norme Nuance Composition chimique


Caractéristiques mécaniques exemples

d’emploi C Si Mn S P Divers Traitement Graphite Matrice

HB Rm

(Mpa)

Rp0,2 (Mpa)

A% Energie de choc (J)

Fatigue (Mpa)

sur pièce échantillon coulé à part à titre indicatif

77 02214001 Perlito-ferritique

3,50 3,80

2,70 3,30

≤ 0,25 ≤ 0,02 ≤ 0,05 Ni :0,80-1,50 Cu :0,60-1,50

sans trempe locale avec trempe locale

VI 5-7 > 90 % Perlite - Ferrite cc Martensite

240 320 HRC > 52

≥ 600 ≥ 3 ≥ 6 Fourchettes et entraîneurs avec trempe locale

aa Cette caractéristique ne rentre pas dans le contrôle courant de fabrication mais pourra être utilisée en cas de litige sur la qualité de la pièce (fragilité due à un fort Silicium) bb Limite d’endurance en flexion rotative sur éprouvette lisse cc Pour ce type de nuance, le lieu de contrôle de la microstructure ainsi que la proportion des phases ferrite et perlite doivent être indiqués au plan

RENAULT V.I. N° 02 21 4001 / G

© RENAULT V.I. /25

A PARTIR DU POINT 5, ANNEXES DE 1 À 5 ANNEXE 1 :

5. METHODE DE DOSAGE DU CARBONE D'UNE FONTE HYPEREUTECTIQUE POUR DISQUE DE FREIN

5.1. PRÉLÈVEMENT

Le prélèvement se fera sous la forme d'une ou plusieurs plaquettes massives, centrées au-dessus du canal de refroidissement, et prélevées perpendiculairement à la surface des pistes des disques.

Cette plaquette doit être non polluée, dégraissée, repérée et conforme aux exigences du moyen d'analyse de Carbone choisi.

La dimension de la plaquette sera de : d x 7 x 1 mm3. La dimension d est égale à l'épaisseur de la piste au niveau du canal de refroidissement à laquelle est ôtée la ou les épaisseurs de la peau de fonderie (voir le croquis suivant) :

Le prélèvement se fait sur la piste extérieure E (côté roue) et sur la piste intérieure I.

Les plaquettes seront repérées En et In en cas de prélèvements multiples.


5.2. ANALYSE

Dans le cas où une plaquette serait trop lourde (par exemple 1,5 g pour 0,5 g demandé par l'analyse), elle sera divisée en morceaux et chaque morceau sera analysé. La teneur totale de la plaquette sera la moyenne pondérée de tous les morceaux :

∑∑

ii

iii

m

m % avec mi et %i respectivement la masse et la teneur en Carbone du morceau i

5.3. RÉSULTATS

La teneur en Carbone du disque est donnée par la moyenne pondérée de toutes les plaquettes selon la formule :

∑ ∑∑ ∑

+

+

i jjIiE

i jjIjIiEiE

mm

mm %%

avec mEi et %Ei respectivement la masse et la teneur en Carbone du morceau Ei


ANNEXE 2 :

6. IMAGES "TYPE" POUR L'APPRÉCIATION DU POURCENTAGE DE PHASES EN PRÉSENCE DANS LA MATRICE


ANNEXE 3 :

7. METHODE D'ESSAI DE FLEXION

7.1. OBJET ET PRINCIPE :

Cette méthode d'essai décrit le mode opératoire permettant de mesurer la charge à l'amorçage de la rupture en flexion d'éprouvettes de dissection prélevées dans des pièces de fonderie.

L'essai consiste à rompre en son milieu une éprouvette reposant sur 2 appuis distants de 30 mm, et à déterminer la valeur de la charge à la rupture.

7.2. APPAREILLAGE :

Machine de compression ou de traction permettant d'appliquer la charge nécessaire à la rupture de l'éprouvette et d'enregistrer la charge maximale atteinte. Le montage nécessaire est défini par le schéma suivant :


7.3. PRÉPARATION DES ÉPROUVETTES :

Les éprouvettes sont prélevées dans la pièce moulée, à l'emplacement prévu au plan.

Les éprouvettes ont pour dimensions : largeur 02,0

010

−mm ; Longueur

04,0

35+

mm

Hauteur 8 ± 0,02 mm (éprouvette normale) ou Hauteur 5 ± 0,02 mm (éprouvette réduite)

Sur la face d'appui mise en extension pendant l'essai, la finition sera assurée par rectification ou par toilage suffisamment fin pour éliminer les amorces de fissures parasites.

7.4. MODE OPÉRATOIRE

- Amener le couteau au contact de l'éprouvette, orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal de cette dernière.

- Appliquer une légère pression équivalente à une flèche d'environ 0,01 mm.

- Régler la vitesse d'application de la charge à environ 3 mm/mn.

- Appliquer la charge.

- Relever avec précision la valeur de la charge à l'amorçage de la rupture.

- La charge est exprimée en Newton (N)


ANNEXE 4 :

8. INFORMATIONS TECHNIQUES

8.1. FONTES À GRAPHITE LAMELLAIRE

Pour une mise en oeuvre donnée, la structure et les caractéristiques mécaniques sur pièces, varient :

- à composition égale en fonction de la massivité (module de refroidissement),

- à module de refroidissement égal en fonction de la composition chimique (carbone équivalent)

8.1.1. Module de refroidissement

Le module de refroidissement est défini par : SVM =

V = volume de la pièce ou, éventuellement, d'une zone particulière.

S = surface d'échange calorifique correspondante.

Toutes conditions égales par ailleurs,

- un module de refroidissement élevé entraîne :

* un graphite grossier,

* une perlite grossière,

* un pourcentage de ferrite plus élevé,

* des caractéristiques mécaniques faibles.

- un module de refroidissement faible conduit à :

* un graphite fin,

* une perlite fine,

* un pourcentage de ferrite faible,

* un risque de présence de cémentite entraînant de la fragilité et des difficultés d'usinage.

NOTA : Compte tenu des paramètres de fabrication (position des attaques de coulée, des masselottes, nature et serrage du sable, température de décochage...), le module de refroidissement calculé d'une pièce ne représente qu'une approche des conditions réelles de refroidissement.


8.1.2. Carbone équivalent

Le carbone équivalent est défini par 3

PSiCéq.C ++=

NOTA : VOLVO calcule le carbone équivalent d'une façon légèrement différente : 24PSi

eq CC ++=

Toutes conditions égales par ailleurs,

- un carbone équivalent élevé entraîne :

* un graphite grossier,

* des caractéristiques mécaniques faibles.

- un carbone équivalent faible conduit à :

* un risque de présence de cémentite entraînant de la fragilité et des difficultés d'usinage,

8.1.3. Choix du type de fonte

Pour une pièce donnée, le choix du type de fonte est guidé par la recherche du compromis optimal entre :

- les propriétés d'emploi (caractéristiques mécaniques, résistance à l'usure...),

- les aptitudes au moulage (coulabilité, santé...),

- les aptitudes à l'usinage (tenue des outillages, état de surface...)

8.1.4. Caractéristiques mécaniques

8.1.4.1. Dureté, traction, flexion, résilience, fatigue

Pour les fontes à graphite lamellaire courantes, le rapport est :

Limite de fatigue en traction-compression (éprouvette lisse, R=-1) Résistance à la traction est comprise entre 0.30 et 0.35

8.1.4.2. Autres caractéristiques à l'usage des Bureaux d'Etudes.

Les graphiques, ci-après, donnent à titre indicatif les corrélations entre la résistance à la traction et :

- La résistance à la compression,

- La résistance à la flexion statique,

- Le module d'élasticité.


(1) Sur éprouvette cylindrique : résistance à la flexion Mƒ = l

FLd en N/mm2 avec :

F : charge de rupture à la flexion, en N (valeurs indiquées dans les tableaux sur éprouvette parallélépipédique)

L : distance entre appuis, en mm.

d : distance de la fibre neutre à la fibre la plus chargée, en mm.

I : moment d'inertie de la section par rapport à son axe, en mm4.

8.2. FONTES À GRAPHITE SPHÉROÏDAL

1) A titre indicatif, la limite élastique des différentes fontes à graphite sphéroïdal est aux environs de 0,7 fois la résistance à la traction.

2) Le module d'élasticité pour les fontes à graphite sphéroïdal est choisi souvent égal à 18.104 N/mm2.


ANNEXE 5 :

9. TABLEAUX DE CORRESPONDANCE

Ces tableaux indiquent les correspondances approximatives entre les nuances Renault V.I. les plus utilisées, les nuances des normes européennes et américaines et les nuances VOLVO.

Fonte perlitique à graphite lamellaire : Norme de nuance Rm Rp0,1% A% HB Observation référence sur échantillon coulé à part sur pièce Norme Renault V.I. 02.21.4001

Fonte 03 ≥ 250 Suivant épaisseur

Éléments résiduels imposés Structure micrographique imposée

Norme VOLVO STD 1103,19

Grey iron 0219

(250) 190-240 Analyse chimique non imposée Cémentite libre limitée

Norme européenne EN 1561

EN-GJL-250 250-350

(165-228)

(0,3-0,8)

Analyse chimique non imposée Structure non imposée

Normes américaines ASTM A 48

35 B 241 min

207-255

SAE J 431 G 3500 241 min

207-255 Analyse chimique indicative

Fonte ferritique à graphite sphéroïdal : Norme nuance Rm Rp0,1% A% HB Observation sur échantillon coulé à part sur pièce Norme Renault V.I. 02.21.4001

Fonte 50 450 min

310 min 10 min

156-220 Chimie indicative sauf Si, P et Cu, structure imposée, énergie de choc mini imposée sur pièce


Spherodial graphite iron 0722

450 min

310 min 10 min

160-200 Caractéristiques mécaniques indicatives sur pièce Structure imposée


EN-GJS-450-10

450 min

310 min 10 min

Analyse chimique non imposée Structure non imposée


65-45-12

SAE J 434 D 4512 448 min

310 min 12 min

156-217

Fonte perlitique à graphite sphéroïdal : Norme nuance Rm Rp0,1% A% HB Observation sur échantillon coulé à part sur pièce Norme Renault V.I. 02.21.4001

Fonte 51 740 min

420 min 2 min 229-302 Chimie imposée, structure imposée, énergie de choc mini et dureté imposée sur pièce, autres CM imposées sur échantillons coulés à part


Spheroidal graphite iron 0737

700 min

440 min 3 min 230-300 Caractéristiques mécaniques indicatives sur pièce et imposées sur échantillon coulé à part Structure imposée


EN-GJS-700-2

700 min

420 min 2 min Analyse chimique non imposée Structure non imposée


100-70-03

SAE J 434 D 7003

02214001

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