Influence des paramètres process sur la formation des céroxides dans les aciers moulés faiblement alliés

Abstract

Les céroxides sont des défauts de surface causés par une réaction métal-moule au cours du processus de coulée des aciers. Ce type de défaut est localisé uniquement en peau de pièce et peut impacter une grande partie de leur surface. En revanche, ils n’affectent ni le cœur des pièces, ni leurs propriétés mécaniques. Néanmoins, les céroxides génèrent un manque de matière en surface, formant une sorte de cratère qui nécessite une opération de rechargement supplémentaire lors du parachèvement des pièces. Ce défaut est également constitué de plusieurs inclusions non métalliques contenant principalement Al, Mg, Si et O. Une analyse par cartographie EDX montre que ces éléments sont impliqués dans la réaction moule-métal. La présence de ces oxydes pourrait confirmer l’hypothèse de la réoxydation du désoxydant évoquée dans la bibliographie. Pour mieux comprendre les conditions spécifiques de formation des céroxides, la première étape a été de trouver les conditions permettant de générer systématiquement ce défaut lors de chaque coulée. Deux modèles ayant des vitesses de remplissage différentes ont été conçus, simulés sur Quikcast et testés. Le modèle présentant une vitesse de remplissage élevée et donc un remplissage turbulent a permis la formation répétée de céroxides et a donc été utilisé lors de cette étude. Ce premier résultat montre que le mode de remplissage du moule peut être considéré comme un paramètre de premier ordre dans la formation des céroxides. Ensuite, un montage expérimental spécifique a été conçu pour caractériser ce défaut. L ’analyse du défaut a principalement visé à caractériser ses dimensions, à savoir sa surface et sa profondeur. Enfin, certains paramètres clés concernant la formation de défauts ont été déterminés tels que la nature du désoxydant ou la quantité d'oxygène dans le moule. Certains essais en laboratoire ont permis de montrer l’influence de ces paramètres par comparaison des pièces coulées par rapport à un échantillon de référence. Cette étude a donc permis de trouver les paramètres du processus de de fonderie responsables de la formation des céroxides et de proposer des améliorations permettant de réduire leur taille et leur fréquence d’apparition.