Fonta. Ce este fonta, tipuri de fontă, proprietățile fontei

Materialele de construcții au evoluat foarte mult de-a lungul anilor, iar progresele înregistrate la nivel tehnologic au condus la apariția unor soluții tot mai eficiente prin care oamenii au putut să își satisfacă diversele necesități. Mai întâi, oamenii au reușit să descopere metalele de diferite feluri și să le utilizeze pentru a-și ușura munca. În timp, au intervenit lucrările de cercetare, prin intermediul cărora s-au dezvoltat capacitățile oamenilor de știință de a analiza caracteristicile chimice ale materialelor. Din acel punct, a fost o simplă formalitate descoperirea faptului că unele elemente pot fi combinate, în așa fel încât să se obțină soluții rezistente și extrem de versatile. 

Printre aceste variante de material se regăsește și fonta. Acest material este unul folosit într-o mulțime de arii de activitate, grație proprietăților sale impresionante. Fonta este un material care a putut fi integrat într-o mulțime de industrii, deoarece prin proprietățile sale oferă posibilitatea elaborării unor aplicații cu utilități multiple. Din fontă, se obțin elemente necesare la nivel casnic, dar și componente care pot fi folosite cu succes la nivel industrial. Prin intermediul informațiilor din acest articol, vei putea înțelege ce este fonta, ce tipuri de fontă există, care sunt proprietățile acestui material și cum se plasează el, prin comparație cu oțelul. 

Cuprins

1. Fonta. Ce este fonta, din ce este făcută fonta și ce tipuri există

1.1. Tipuri de fontă

1.2. Procesul de fabricare a fontei, explicat pe scurt

2. Comparație între oțel și fontă

Fonta. Ce este fonta, din ce este făcută fonta și ce tipuri există

Fonta este un aliaj casant obținut din carbon, fier și alte elemente. Fonta are un conținut relativ ridicat de carbon, comparativ cu alternativele din domeniu. De altfel, greutatea fontei este dată, în proporție de 2% și până la peste 6% de carbon. Pe lângă fier și carbon, acest aliaj mai conține și siliciu într-o concentrație semnificativă, de 1 – 3% în greutate. De asemenea, sunt întâlnite în fontă și un număr destul de mare de impurități, însă acestea nu au menirea de a afecta în vreun fel calitatea materialului, ci sunt absolut normale și contribuie la obținerea unei soluții foarte rezistente și solide, dar în același timp maleabile. 

Trebuie subliniat faptul că fonta este una dintre cele două forme principale în care se folosește fierul, ca material de construcție. A doua este oțelul, care se deosebește de fontă prin caracteristici pe care le vom prezenta ulterior, pe parcursul acestui articol. Însă strict referitor la diferențele din punct de vedere structural, fonta se deosebește de oțel prin conținutul de carbon utilizat pentru obținerea sa. În vreme ce la fontă se utilizează între 2,11% și 6,67% carbon, pentru oțel se folosește sub 2,11% carbon. 

Tipuri de fontă

Există mai multe tipuri de fontă, fiecare având caracteristicile și întrebuințările sale. Acestea sunt diferențiate în funcție și de conținutul pe care îl au. Este vorba despre cinci tipuri de fontă principale, după cum urmează:

• fonta cenușie – numită și fontă lamelară, este cel mai întâlnit tip de fontă. Se obține prin topirea fierului și adăugarea de carbon în proporție de 2,5% – 4% în greutate, siliciu în proporție de 1% – 3% în greutate și fosfor. Datorită conținutului de siliciu și fosfor, deseori fonta gri este caracterizată de fragilitate. Aceasta se reduce prin tratamente termice precum întărirea sau normalizarea. Principalele beneficii ale elementelor din fontă gri sunt reprezentate de turnabilitatea sporită, ruperea bună a cipurilor, rezistența la descuamare până la temperaturi de 300 de grade Celsius și amortizarea bună a vibrațiilor. De remarcat și faptul că fontele cenușii au o turnabilitate excelentă și pot fi prelucrate ușor prin așchiere. Ca dezavantaje, se remarcă fragilitatea (care poate fi redusă prin tratamente termice) și lipsa de sudabilitate;

• fonta albă – atunci când este ruptă, fonta albă prezintă o culoare argintie. Are o rezistență extraordinară la rugină și uzură. Se utilizează în mod practic pentru producerea de elemente supuse unui grad ridicat de uzură, precum roțile cărucioarelor, țevi sau diferite componente ale utilajelor de producție; 

• fonta maleabilă – a fost intens utilizată în secolul 18 și conține fulgi de grafit. Este obținută prin tratarea termică a fontei albe (maleabilizare). Prezintă o ductilitate mai mare decât fonta albă și este utilizată pentru obținerea de produse și piese menite să reziste la temperaturi foarte scăzute. Se folosește în domeniul industriei feroviare și în cel al producției de motoare. De asemenea, din ea se produc fitinguri, țevi, șaibe, robinete supape și chiar unelte agricole.  

• fontă nodulară – se obține prin adăugarea unui conținut important de magneziu în baza de fontă. Are în comun cu fonta cenușie turnabilitatea excelentă și se aseamănă și cu oțelul prin proprietățile sale mecanice deosebite;

Fonta albă se obține printr-o altă metodă. Este vorba de răcirea bruscă a fierului, din stare lichidă. Fonta albă are în compoziție o substanță care îi conferă rigiditate, numită cementită. Fonta gri sau cenușie se obține prin răcire lentă și implică utilizarea de fulgi de grafit. La fel ca cea albă, fonta cenușie este casantă. Acest lucru se datorează faptului că cementita din fonta albă este casantă, iar fulgii de grafit slăbesc duritatea fontei cenușii. Fonta maleabilă este cea mai dură și se obține prin tratarea la cald a fontei gri. 

Există și alte modalități de clasificare a fontelor, însă acestea sunt cele mai comune denumiri și cele pe care le vei întâlnit de cele mai multe ori, atunci când vei căuta produse din fontă. Așadar, fonta este un aliaj obținut din fier, carbon și elemente precum siliciul sau alte impurități. Compoziția determină și cele mai importante proprietăți ale fontei, care sunt următoarele:

• este un material care se toarnă excelent;
• este un material care se poate prelucra prin așchiere;
• nu se poate lamina și nu se poate forja, spre deosebire de alte materiale;
• foarte puține tipuri de fontă se pot suda, iar procesul este oricum foarte dificil.

Procesul de fabricare a fontei, explicat pe scurt

Acum că ai aflat ce tipuri de fontă sunt și ce conține fonta, este momentul să descoperi care este procesul în baza căruia se obține acest material atât de util și de răspândit într-o mulține de industrii, inclusiv în cea a construcțiilor de clădiri. Procesul de obținere a fontei este unul complex, dar extrem de important în vederea producerii unui material atât de rezistent și solid, cu aplicabilitate extinsă într-o mulțime de domenii.

Pentru producerea fontei, sunt necesare cuptoare speciale, care poartă denumirea de furnale. În acestea se obțin, prin reducerea minereurilor de fier în urma topirii lor, fontele brute. Acestea pot fi obișnuite și alienate. Ele se folosesc la elaborarea oțelului sau turnarea pieselor, în funcție de necesități. 

Fierul topit în furnal intră în contact cu un material aflat în partea inferioară a cuptorului. Acest material poartă denumirea de cocs (se obține prin prelucrarea termică a huilei). În urma contactului, rezultă un material care conține carbon, siliciu, mangan, sulf și fosfor. Toate aceste elemente care vin în completarea amestecului de fier și carbon conduc la obținerea de fontă cu punct de topire la aproximativ 1200 de grade Celsius. 

Trebuie menționat că, înainte de a fi adăugate în cuptoarele înalte în care se produce fonta, minereurile feroase și pământurile bogate în fier sunt selectate, sfărâmate, curățate și uscate. Se amestecă cu var și cărbuni și se încălzesc până la topire, așa cum ai aflat anterior. După topire, materialul care se obține este turnat în forme și tratat termic prin răcire. 

Ceea ce rezultă în urma procesului de răcire este fonta, care are un conținut maxim de carbon de 6,11% în greutate. Prin lovituri repetate cu ciocanul, se obține fărâmițarea fontei care nu se poate forja și nu își poate schimba forma prin încălzire sau în urma loviturilor aplicate. De asemenea, fonta nu se poate lamina. 

În ceea ce privește modul în care este utilizată fonta, aceasta se folosește cu precădere în construcții și în domeniul instalațiilor. În construcții, fonta este folosită pentru producerea de țevi de scurgere, coloane și unelte variate. De asemenea, din fontă se obțin plăci de reazem și capace pentru recipiente industriale. 

În instalații, din fontă se obțin calorifere, căzi de baie și chiuvete, precum și armături pentru instalații, robineți sau vane. Fonta are o calitate excelentă atunci când vine vorba de asigurarea confortului termic. Ea reține și emană căldură într-un mod remarcabil. Tocmai de aceea, foarte multe calorifere continuă să fie produse din acest material. 

Comparație între oțel și fontă

Oțelul este tot un aliaj de fier și carbon, însă acesta este obținut prin utilizarea nei cantități mai mici de carbon. Concret, oțelul are un conținut de carbon mai mic de 1,7%. De altfel, prin definiție, orice aliaj de fier și carbon care are un conținut de carbon mai mare de 1,7% intră în categoria fontelor. Există oțeluri nealiate, care conțin doar fier și carbon ca elemente principale, dar și oțeluri aliate. Acestea sunt completate și cu elemente precum crom, molibden, nichel sau vanadiu. 

Tratamentele termice care pot fi aplicate oțelului sunt mult mai variate, ceea ce contribuie la îmbunătățirea proprietăților de duritate și rezistență a acestui material. Oțelul poate fi călit în apă, săruri sau uleiuri, nitrocarburat sau carburat. Tocmai grație adaptabilității sale, oțelul este cel mai popular material la nivel industrial. 

Fonta are și ea avantaje în fața oțelului. În primul rând, ea reprezintă un material mai ușor de obținut și de integrat în diverse structuri. Astfel, fonta este și un material mai ieftin. Ea are rezistență sporită la compresiune ridicată și la uzură, spre deosebire de oțel. Acesta din urmă compensează, totuși, prin maleabilitatea și ductilitatea sa. Trebuie subliniat și faptul că fonta are o temperatură de topire mai scăzută decât a oțelului. Fonta se topește la 1200 de grade Celsius, în vreme ce oțelul se topește la aproximativ 1370 grade Celsius. 

În ceea ce privește aplicațiile în care sunt integrate cele două materiale, pe cele ale fontei ți le-am prezentat anterior, în vreme ce oțelul este utilizat pentru a obține elemente precum: căi ferate, mașini, poduri, motoare sau vase. La fel ca fonta, și oțelul este foarte rezistent la rugină, de aici și răspândirea sa în arii industriale atât de variate. Așadar, acestea sunt, pe scurt, principalele diferențe dintre fontă și oțel:

• fonta are un conținut mai mare de 1,7% de carbon în greutate. Aliajele de fier – carbon care au un conținut de carbon mai mic de 1,7% sunt considerate oțeluri;
• oțelul are ductibilitate și maleabilitate mai mare, în vreme ce fonta este mult mai rezistentă la compresiune;
• în oțel se găsește carbură de fier, în vreme ce fonta conține grafit;
• fonta are un punct de topire mai scăzut decât al oțelului (1200 de grade Celsius, respectiv 1370 de grade Celsius);
• fonta prezintă o fluiditate foarte bună, pe care oțelul nu o posedă. 

Dacă ești în căutare de soluții pentru proiectele tale, indiferent de complexitatea lor, pe tevi-laminate.ro găsești o gamă bogată de țevi, fitinguri, flanșe, tablă și profile, armături și robineți. Îți oferim variante de calitate, destinate utilizării în cadrul proiectelor ample, industriale. Dispunem de o rețea globală de furnizori, cu ajutorul căreia îți stăm tot timpul la dispoziție cu soluții personalizate, în așa fel încât să îți poți acoperi nevoile de materiale. 

Sursa foto: Pixabay.com, Tevi-Laminate.ro.

• Mascarea țevilor din baie, o soluție de design care îți salvează sănătatea
• Mascarea țevilor de la centrala termică – sfaturi și idei utile!
• Transportul prin conducte – Ce se transportă prin conducte și ce tip de țevi se utilizează, de la caz la caz
• Țeava trasă versus țeava sudată – care sunt principalele diferențe?
• Izolația țevilor exterioare de apă împotriva înghețului – Soluții pentru o instalație durabilă