Tout savoir sur la fonte (métallurgie)

Qu’est ce que la fonte ?

Comme l’acier, la fonte est un alliage de fer et de carbone, avec une teneur de carbone comprise entre 2.1 et 6.67% (en dessous de 2% de carbone, il ne s’agit plus de fonte, mais d’acier). En pratique, la teneur de carbone dans cet alliage se situe autour des 4%.

Elle a été découverte en Chine pendant la période des Royaumes Combattants au 4^ème siècle avant notre ère.  Ce n’est pourtant qu’au cours du 19^ème siècle que la fonte a commencé à prendre une place importante dans l’économie en Europe, notamment avec la généralisation du procédé de production avec le haut fourneau.

De quoi se compose vraiment la fonte ?

Comme on vous l’a expliqué, la fonte se compose essentiellement de fer, c’est son élément le plus abondant, mais aussi de carbone qui se trouve dans cet alliage sous forme de graphite. Le carbone est, dans la pratique, l’élément graphitisant de cet alliage.

Mais ce n’est pas tout, la fonte peut contenir d’autres éléments qui peuvent lui conférer d’autres propriétés importantes pour son rôles. Parmi ces éléments, on trouve :

• Le chrome qui est un élément très durcissant et carburogène. Quand la teneur en chrome dépasse les 2%, la fonte prend une couleur blanche. Le chrome confère à la fonte une bonne résistance à la corrosion, vu que le fer est très susceptible à la corrosion par l’humidité.
• Le cuivre qui est un élément stabilisant du graphite.
• Le manganèse augmente la résistance de la fonte à la traction.
• Le molybdène augmente sa résistance aux chocs.

Puisqu’on ne trouve plus le fer sous sa forme brute dans la nature, on peut retrouver une multitude d’autres métaux dans la fonte, comme par exemple le silicium, le phosphore, le soufre…

Comment obtient-on de la fonte ?

Selon le mode d’obtention, on peut distinguer 4 familles de fonte principales :

1. Les fontes de première fusion

C’est ce qu’on appelle aussi la fonte brute et elle est préparée par le traitement du minerai de fer dans les hauts fourneaux.

Le traitement du minerai de fer était connu depuis l’antiquité par les hommes, mais comme on utilisait des fourneaux alimentés par le charbon de bois, ceux-ci n’atteignaient pas la température nécessaire pour obtenir la fonte. C’est pour ça que la découverte de la fonte a dû attendre l’affinement de la technique des hauts fourneaux.

Le minerai de fer, le fondant, qui est le calcaire, et le coke sont introduits dans le fourneau. Ils descendent par couches et entrent donc en contact avec l’air chauffé à 1000 degrés. C’est là que des réactions chimiques ont lieu et le mélange obtenu peut atteindre une température de 1 800 degrés. La fonte se sépare à ce stade du laitier (un sous produit) par différence de densité et sortent en deux coulées différentes.

2. Les fontes de composition chimique définie

Ici, il s’agit d’obtenir une fonte d’une composition chimique bien spécifique pour avoir des caractéristiques précises recherchées. La teneur de chaque métal composant la fonte doit être définie à l’avance. Pour y arriver, différents appareils et cubilots sont utilisés.

3. Les fontes de seconde fusion

Pour obtenir ce type de fonte, on procède à une refusion des gueuses de la fonte de base obtenue avec la première fusion. On procède aussi à un affinage et un dosage en fonction de la nuance de fonte recherchée.

4. Les fontes synthétiques

La fonte ici n’est pas obtenue par fusion des minerais de fer, mais d’une préparation synthétique de tous les éléments simples qui constituent cet alliage. Le fer est aussi apporté par des riblons d’aciers non alliés, le carbone est ajouté sous forme de ferromanganèse carburé ou de graphite.

Les types de fonte

Selon la composition de la fonte et ses applications, on distingue classiquement deux types de fonte : la fonte blanche et la fonte grise.

1. La fonte blanche

La fonte blanche présente un aspect blanc à la cassure. Le carbone contenu dans la fonte blanche est combiné au fer sous forme de carbure. Elle est obtenue à partir de minerais de fer pauvres en silicium et riches en manganèse. Elle est très dure et cassante et difficile à mouler.  Elle est souvent utilisée pour les boulets de broyage, les galets d’écrasement, les pièces de pompes pour matériaux abrasifs, les pièces mécaniques qui doivent résister à l’abrasion, la garniture de meules…

2. La fonte grise

La fonte grise présente un aspect gris à la cassure. Le carbone contenu dans la fonte grise est combiné au fer sous forme de graphite, ce qui donne cette couleur caractéristique. Pour obtenir ce type de fonte, on utilise des minerais à forte teneur en silicium. Elles sont faciles à mouler, mais peu malléables et ductiles, tout en restant usinables. Ses caractéristiques mécaniques dépendent grandement de l’épaisseur de la pièce.

On peut distinguer trois sous catégories de fonte grise :

• La fonte à graphite lamellaire (fonte GL). C’est la plus commune des fontes grise. Le graphite y est sous forme de lamelles. Cette fonte présente certaines qualité dont principalement la facilité d’usinage, la résistance à la corrosion et à la déformation à chaud, la bonne absorption et la stabilité dimentionnelle, en plus d’une excellete coulabilité et d’un prix abordable. Par contre, elle est relativement fragile. Cette fonte est utilisée pour la fabrication des pièces mécaniques, des bâtis des machines outils et des tuyaux et canalisations.
• La fonte sphéroïde (fonte GS). Le graphite se trouve sous forme de nodules. Elle est très résistance, ductile et a une bonne coulabilité et soudabilité. Elle est principalement utilisée pour la fabrication des pièces mécaniques, des canalisations et dans l’industrie automobile.
• La fonte à graphite vermiculaire (fonte GV). Le graphite s’y trouve sous forme entre les lamelles et les sphères. Elle allie les avantages des deux autres types de fonte grise, sans les inconvénients de la fonte blanche. Elle est principalement utilisée pour la fabrication des blocs moteurs pour les véhicules industriels.

Quel est le prix de la fonte en 2024 ?

Le prix de la fonte dépend largement de ses qualités et de sa composition. Etant principalement composée de fer et de carbone, son prix suivra généralement l’évolution du prix de ces deux composants.

Auprès des ferrailleurs, le kilo de fonte vaut entre 0,10 et 0,20 euros en 2024, ce qui n’est pas énorme si vous cherchez une solution pour arrondir vos fins de mois.

Sur les marchés, la tonne de fonte se négocie entre 150 et 250 euros en 2024, ce qui ne représente pas une énorme possibilité de gain, mais a l’avantage de représenter un investissement accessible pour le grand public.

En moyenne, le prix de la fonte 2024 au kilo s’élève à 0,15 € chez un ferrailleur, cela pourra être plus ou moins, en fonction de différents facteurs et des marges pratiquées par le ferrailleur.

Evolution du prix de la fonte depuis 2012