ISO 17804:2005
(Main)Founding — Ausferritic spheroidal graphite cast irons — Classification
Founding — Ausferritic spheroidal graphite cast irons — Classification
ISO 17804:2005 defines the grades and the corresponding requirements for ausferritic spheroidal graphite cast irons. ISO 17804:2005 specifies five grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron by a classification based on mechanical properties measured on machined test pieces prepared from separately cast samples or cast-on samples, and samples cut from a casting. ISO 17804:2005 also specifies two grades by a classification as a function of hardness.
Fonderie — Fonte ausferritique à graphite sphéroïdal — Classification
L'ISO 17804:2005 définit les nuances et les exigences correspondantes des fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal. L'ISO 17804:2005 spécifie cinq nuances de fontes ausferritiques selon une classification basée sur les caractéristiques mécaniques mesurées sur les éprouvettes usinées préparées à partir d'échantillons coulés à part ou attenants, et d'échantillons découpés dans une pièce moulée. L'ISO 17804:2005 spécifie deux nuances selon une classification en fonction de la dureté.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17804
First edition
2005-11-01
Founding — Ausferritic spheroidal
graphite cast irons — Classification
Fonderie — Fonte ausferritique à graphite sphéroïdal — Classification
Reference number
ISO 17804:2005(E)
©
ISO 2005
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ISO 17804:2005(E)
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Published in Switzerland
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ISO 17804:2005(E)
Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Designation . 2
5 Order information . 2
6 Manufacture. 3
7 Requirements . 3
7.1 General. 3
7.2 Test pieces machined from separately cast and cast-on samples . 3
7.3 Test pieces machined from samples cut from a casting. 3
7.4 Hardness. 5
7.5 Graphite structure. 5
7.6 Matrix structure. 5
8 Sampling. 5
8.1 General. 5
8.2 Separately cast samples . 5
8.3 Cast-on samples . 6
8.4 Samples cut from a casting . 7
9 Test methods. 8
9.1 Tensile test . 8
9.2 Impact test, Charpy V . 8
9.3 Hardness test . 8
10 Retests . 8
10.1 Need for retesting . 8
10.2 Test validity . 9
10.3 Non-conforming test results. 9
10.4 Heat treatment of samples and castings. 9
11 Additional information. 9
Annex A (normative) Abrasion-resistant grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron. 16
Annex B (normative) Minimum elongation values for a test piece with original gauge length
L = 4 × d. 18
0
Annex C (informative) Guidance values for Brinell hardness . 19
Annex D (informative) Procedure for the determination of the hardness range . 20
Annex E (informative) Guidance values for tensile strength and elongation for test pieces
machined from samples cut from a casting [1] . 21
Annex F (informative) Unnotched impact test. 22
Annex G (informative) Additional information on mechanical and physical properties. 24
Annex H (informative) Nodularity (or spheroidal graphite rate) . 26
Annex I (informative) Machinability of ausferritic spheroidal graphite cast irons . 27
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ISO 17804:2005(E)
Annex J (informative) Cross-references of similar grades of ausferritic spheroidal graphite cast
iron. 29
Bibliography . 30
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ISO 17804:2005(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17804 was prepared by Technical Committee ISO/TC 25, Cast irons and pig irons, Subcommittee SC 2,
Spheroidal graphite cast irons.
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ISO 17804:2005(E)
Introduction
Ausferritic spheroidal graphite cast iron is a cast alloy, iron and carbon based, carbon being present mainly in
the form of spheroidal graphite particles.
Compared with the spheroidal graphite cast-iron grades (see ISO 1083:2004), this material combines higher
strength and toughness properties as a result of the austempering heat treatment.
This International Standard deals with the classification of ausferritic spheroidal graphite cast irons in
accordance with the mechanical properties of the material.
The mechanical properties of these ausferritic spheroidal graphite cast irons depend on their structure, e.g.
the form of the graphite and the structure of the matrix.
The required structure is developed by selecting the appropriate composition and subsequent processing.
The mechanical properties of the material can be evaluated on machined test pieces prepared from:
⎯ separately cast samples with an appropriate gating system, able to provide metallurgical conditions
similar to those of the castings they represent;
⎯ samples cast onto either the casting or the running system, hereafter referred to as cast-on samples;
⎯ samples cut from a casting (only by agreement between the manufacturer and the purchaser, the
agreement specifying, in particular, the conditions of sampling and the values to be obtained).
Two grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron are specified in Annex A, in accordance with their
hardness. These cast irons are used in applications (e.g. mining, earth moving and manufacturing industries)
where high abrasion resistance is required.
Five grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron are specified by the mechanical properties. When, for
these grades, hardness is a requirement for the application, Annex D provides means for determining
appropriate hardness ranges.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17804:2005(E)
Founding — Ausferritic spheroidal graphite cast irons —
Classification
1 Scope
This International Standard defines the grades and the corresponding requirements for ausferritic spheroidal
graphite cast irons.
This International Standard specifies five grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron by a classification
based on mechanical properties measured on machined test pieces prepared from:
⎯ separately cast samples or cast-on samples;
⎯ samples cut from a casting.
This International Standard also specifies two grades by a classification as a function of hardness.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
ISO 148-2, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 2: Verification of test machines
ISO 148-3, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 3: Preparation and characterization of
Charpy V reference test pieces for verification of test machines
ISO 945, Cast iron — Designation of microstructure of graphite
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
ISO/TR 15931, Designation system for cast irons and pig irons
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ISO 17804:2005(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
ausferritic spheroidal graphite cast iron
cast material, iron and carbon based, carbon being present mainly in the form of spheroidal graphite particles,
subjected to an austemper heat treatment in order to produce an ausferritic matrix
NOTE Ausferritic spheroidal graphite cast iron is also known as austempered ductile iron (ADI).
3.2
graphite spheroidising treatment
process which brings the liquid iron into contact with a substance to produce graphite in spheroidal form
during solidification
3.3
austemper heat treatment of spheroidal graphite cast iron
process, consisting of heating the castings above the A temperature (at which austenite starts to form
C1
during heating), cooling at a rate sufficient to avoid the formation of pearlite, and transforming the matrix
structure for a time and a temperature (above the martensite start temperature) sufficient to produce the
desired properties
NOTE This process produces a microstructure that consists predominantly of ferrite and austenite. This
microstructure is called ausferrite.
3.4
relevant wall thickness
section of the casting, agreed between the manufacturer and the purchaser, to which the determined
mechanical properties apply
NOTE Relevant wall thickness may be associated with a range of casting sections and/or with a sample type and
size according to Table 3. The association is made by considering the cooling conditions during solidification and heat
treatment.
4 Designation
The material shall be designated in accordance with ISO/TR 15931.
Annex J gives a selection of approximate cross-references of grade designations in this International Standard
to standard grades from EN, ASTM, JIS and SAE standards.
5 Order information
The following information shall be supplied by the purchaser:
a) the complete designation of the material;
b) any special requirements.
All agreements shall be made between the manufacturer and the purchaser by the time of acceptance of the
order.
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ISO 17804:2005(E)
6 Manufacture
The method of producing ausferritic spheroidal graphite cast iron, its chemical composition and heat treatment,
shall be left to the discretion of the manufacturer, who shall ensure that the casting process and heat
treatment process are carried out with the same process parameters as the approved first samples.
7 Requirements
7.1 General
The property values for these materials apply to castings cast in sand moulds or moulds of comparable
thermal behaviour. Subject to amendments to be agreed upon in the order, they can apply to castings
obtained by alternative methods.
The material designation is based on the minimum mechanical properties obtained in separately cast or cast-
on samples, cast in a sand mould or a mould of comparable thermal behaviour, corresponding to a relevant
wall thickness 12,5 mm < t u 30 mm, as given in Table 1.
NOTE Mechanical properties for test pieces cut from a casting are affected not only by material properties (a subject
of this International Standard), but also by the local casting soundness (not a subject of this International Standard).
Tensile testing requires sound test bars in order to guarantee pure uniaxial stress during the test.
7.2 Test pieces machined from separately cast and cast-on samples
7.2.1 General
The mechanical properties of ausferritic spheroidal graphite cast iron shall be as specified in Table 1 and, if
applicable, in accordance with the requirements given in 7.2.2.
7.2.2 Impact test
The impact-resistance values given in Table 2 at room temperature, if applicable, shall only be determined if
specified by the purchaser by the time of acceptance of the order.
7.3 Test pieces machined from samples cut from a casting
If applicable, the manufacturer and the purchaser shall agree on:
⎯ the location(s) on a casting where the sample(s) shall be taken;
⎯ the mechanical properties that shall be measured;
⎯ the minimum values (or allowable range of values) for these mechanical properties (for information, see
Annex E).
NOTE 1 The properties of castings are not uniform, depending on the complexity of the castings and variation in their
section thickness.
NOTE 2 Tables 1 and 2 may be used for guidance on the likely mechanical properties of the castings. These properties
may be equal to or lower than those given in these tables.
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ISO 17804:2005(E)
Table 1 — Mechanical properties measured on test pieces machined from separately cast samples or
cast-on samples [1]
Relevant wall
thickness of the Tensile strength 0,2 % proof strength Elongation
casting
Material designation
t R R A
m p0,2
2 2
mm N/mm N/mm %
min. min. min.
t u 30 800 10
ISO 17804/JS/800-10
500
30 < t u 60 750 6
ISO 17804/JS/800-10RT
60 < t u 100 720 5
t u 30 900 8
ISO 17804/JS/900-8 600
30 < t u 60 850 5
60 < t u 100 820 4
t u 30 1 050 6
ISO 17804/JS/1050-6 30 < t u 60 1 000 700 4
60 < t u 100 970 3
t u 30 1 200 3
ISO 17804/JS/1200-3 30 < t u 60 1 170 850 2
60 < t u 100 1 140 1
t u 30 1 400 1 100 1
ISO 17804/JS/1400-1 30 < t u 60 1 170 To be agreed between the manufacturer and the
purchaser
60 < t u 100 1 140
NOTE 1 The properties of castings are not uniform because of the complexity and variation in section thickness.
NOTE 2 With the appropriate heat treatment, the specified minimum 0,2 % proof strength values according to this table can be
maintained. However, with increasing casting wall thickness, the tensile strength and elongation values will decrease.
2
NOTE 3 1 N/mm = 1 MPa.
NOTE 4 If the type of sample is to be specified, a “/“ is added to the designation, followed by a letter indicating the type of sample:
— S for a separately cast sample;
— U for a cast-on sample.
Table 2 — Minimum impact-resistance values measured on V-notched test pieces machined from
separately cast samples or cast-on samples [1]
Relevant wall
Minimum impact-resistance value at room
thickness of the
temperature (23 ± 5 ºC)
casting
Material designation
t Mean value of 3 tests Individual value
mm
J J
t u 30 10 9
ISO 17804/JS/800-10RT
30 < t u 60 9 8
60 < t u 100 8 7
NOTE If the type of sample is to be specified, a “/“ is added to the designation, followed by a letter
indicating the type of sample:
— S for a separately cast sample;
— U for a cast-on sample.
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ISO 17804:2005(E)
7.4 Hardness
Guidance values for the Brinell hardness range of the material grades are given in Annex C.
7.5 Graphite structure
The graphite structure shall be mainly of form V and Vl in accordance with ISO 945. A more precise definition
may be agreed upon by the time of acceptance of the order.
This structure shall be confirmed either by metallographic examination or by non-destructive methods. In case
of dispute, the results of the microscopic examination shall prevail.
Additional information regarding nodularity is given in Annex H.
7.6 Matrix structure
The matrix structure of the various grades of ausferritic spheroidal graphite cast iron consists predominantly of
ferrite and austenite, otherwise known as ausferrite. Other matrix constituents (e.g. martensite, carbides) may
be present at a level that will not affect the required mechanical properties.
The cooling rate within some sections may not be sufficient to avoid the formation of pearlite or other high-
temperature transformation products. In such cases, the maximum acceptable quantities of these micro-
constituents, the locations within the casting, and the mechanical properties in these locations may be agreed
upon between the manufacturer and the purchaser.
An indirect method to determine if the required microstructure after the heat treatment has been obtained is
the impact testing of unnotched Charpy test samples.
The minimum impact energy values to be obtained and details of the unnotched Charpy impact test are given
in Annex F.
8 Sampling
8.1 General
Samples shall be provided to represent the castings produced.
Samples shall be made from the same material as that used to produce the castings which they represent.
The same melt and heat treatment processes shall be applied.
Several types of samples (separately cast samples, cast-on samples, samples cut from a casting) can be
used, depending on the mass and wall thickness of the casting. (See Table 3.)
Tensile and impact test pieces shall be machined from the samples after the heat treatment.
8.2 Separately cast samples
8.2.1 Frequency and number of tests
Samples representative of the material shall be produced at a frequency in accordance with the in-process
quality assurance procedures adopted by the manufacturer.
In the absence of an in-process quality assurance procedure or any other agreement between the
manufacturer and the purchaser, a minimum of one tensile test sample shall be produced to confirm the
material grade, at a frequency to be agreed between the manufacturer and the purchaser.
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ISO 17804:2005(E)
When impact tests are required, samples shall be produced at a frequency to be agreed between the
manufacturer and the purchaser.
8.2.2 Samples and test pieces
The samples shall be cast separately in sand moulds at the same time as the castings and under
representative manufacturing conditions.
The moulds used to cast the separately cast samples shall have comparable thermal behaviour to the
moulding material used to cast the castings.
The samples shall meet the requirements of Figures 1, 2 or 3.
The samples shall be removed from the mould at a temperature similar to that of the castings.
If the spheroidisation treatment is carried out in the mould (in-mould process), the samples may be:
⎯ cast in the same mould with the castings, with a joint running system;
⎯ cast separately, using a similar treatment method in the sample mould as the method used to produce the
casting.
The samples shall be given the same heat treatment as the castings which they represent.
The tensile test piece is shown in Figure 5. If applicable, the impact test piece shown in Figure 6 shall be
machined from a sample shown in Figures 1 and 2 (hatched part) or from the sample shown in Figure 3.
Unless otherwise agreed, the choice is left to the discretion of the manufacturer.
8.3 Cast-on samples
8.3.1 Frequency and number of tests
Cast-on samples are representative of the castings to which they are attached and also of all other castings,
of a similar relevant wall thickness, from the same pouring and heat treatment batch.
Cast-on samples shall be produced in accordance with the in-process quality assurance procedures adopted
by the manufacturer.
In the absence of an in-process quality assurance procedure or any other agreement between the
manufacturer and the purchaser, a minimum of one tensile test shall be carried out to confirm the material, at
a frequency to be agreed between the manufacturer and the purchaser.
When impact tests are required, samples shall be produced at a frequency to be agreed between the
manufacturer and the purchaser.
8.3.2 Samples and test pieces
The samples from which the test pieces for tensile and/or impact tests are taken are cast onto the casting, or
cast side-by-side with the casting with a joint running system.
For a series of castings poured from the same ladle, one cast-on or cast side-by-side sample shall be
produced, at a minimum, for the last mould poured.
The samples shall meet the requirements of either Figures 1, 2, 3 or 4.
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ISO 17804:2005(E)
When the mass of the casting exceeds 2 000 kg and its thickness exceeds 100 mm, cast-on samples should
preferably be used; the dimensions and the location of the cast-on sample shall be agreed between the
manufacturer and the purchaser by the time of acceptance of the order.
The sample shall have a general shape as indicated in Figure 4 and the dimensions shown therein.
The location of cast-on samples shall be agreed between the manufacturer and the purchaser by the time of
acceptance of the order, taking into account the shape of the casting and the running system, in order to avoid
any unfavourable effect on the properties of the adjacent material.
All samples shall be adequately marked to guarantee full traceability to the castings which they represent.
The tensile test piece shown in Figure 5 and, if applicable, the impact test piece shown in Figure 6 shall be
machined from a sample shown in Figures 1 and 2 (hatched part) or from the samples shown in Figure 3 or 4.
Unless otherwise agreed, the choice is left to the discretion of the manufacturer.
Table 3 — Types of separately cast or cast-on samples and size of tensile test pieces in relation to
relevant wall thickness
Relevant wall Preferred diameter of
Type of cast-on sample
e
thickness tensile test piece
a b d
t U-shaped Y-shaped Round bar Sample block D
c
shaped
mm mm
t u 12,5 I I I, II or III A 7
12,5 < t u 30 IIa or IIb II I, II or III B 14
30 < t u 60 III III — C 14
60 < t u 200 IV IV — D 14
a
See Figure 1.
b
See Figure 2.
c
See Figure 3.
d
See Figure 4.
e
Other diameters, in accordance with Figure 5, may be agreed between the manufacturer and the purchaser.
8.4 Samples cut from a casting
8.4.1 General
The manufacturer and the purchaser may agree on the properties required (for information, see Annex E) at
stated locations in the heat-treated casting. These properties shall be determined by testing test pieces
machined from samples cut from the casting at these stated locations.
The manufacturer and the purchaser shall agree on the diameter of these test pieces.
8.4.2 Other conditions
In the absence of any directions by the purchaser, the manufacturer may choose the locations from which to
cut the samples and the diameter of the test pieces.
© ISO 2005 – All rights reserved 7
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ISO 17804:2005(E)
9 Test methods
9.1 Tensile test
The tensile test shall be carried out in accordance with ISO 6892. The preferred test piece diameter is 14 mm
but, either for technical reasons or for test pieces machined from samples cut from the casting, it is permitted
to use a test piece of different diameter (see Figure 5). For either of these exceptions, the original gauge
length of the test piece shall conform to the equation:
L=×=56, S5 5 × d
00
where
L is the original gauge length;
0
S is the original cross-section area of the test piece;
0
d is the diameter of the test piece along the gauge length.
If the above equation for L is not applicable, then an agreement shall be made between the manufacturer
0
and the purchaser on the dimensions of the test piece to be made.
A test piece with a different gauge length may be agreed between the manufacturer and the purchaser. In this
case, the minimum elongation values as shown in Table B.1 in Annex B shall be used.
9.2 Impact test, Charpy V
The impact test shall be carried out on three Charpy V-notched impact test pieces (see Figure 6), in
accordance with ISO 148 (all parts), using test equipment with an appropriate energy to determine the
properties correctly.
9.3 Hardness test
The hardness shall be determined as Brinell hardness in accordance with ISO 6506-1.
Alternative hardness tests and the corresponding required hardness values may also be agreed.
The test shall be carried out on the test pieces at one or several points on the casting(s), after preparation of
the testing area in accordance with the agreement between the manufacturer and the purchaser.
If the measurement locations are not the subject of an agreement, they shall be chosen by the manufacturer.
If it is not possible to carry out the hardness test o
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17804
Première édition
2005-11-01
Fonderie — Fonte ausferritique à graphite
sphéroïdal — Classification
Founding — Ausferritic spheroidal graphite cast irons — Classification
Numéro de référence
ISO 17804:2005(F)
©
ISO 2005
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ISO 17804:2005(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2005 – Tous droits réservés
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ISO 17804:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos. v
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Désignation . 2
5 Informations à la commande . 2
6 Fabrication. 3
7 Exigences . 3
7.1 Généralités . 3
7.2 Éprouvettes usinées sur échantillons coulés à part et échantillons attenants . 3
7.3 Éprouvettes usinées à partir d'échantillons prélevés de la pièce moulée . 3
7.4 Dureté. 5
7.5 Structure du graphite . 5
7.6 Structure de la matrice. 5
8 Échantillonnage . 5
8.1 Généralités . 5
8.2 Échantillons coulés à part . 5
8.3 Échantillons attenants. 6
8.4 Échantillons découpés dans une pièce moulée. 7
9 Méthode d'essai . 8
9.1 Essai de traction . 8
9.2 Essai de flexion par choc. 8
9.3 Essai de dureté . 8
10 Contre-essais . 9
10.1 Nécessité de procéder à des contre-essais.9
10.2 Validité d'un essai. 9
10.3 Résultats d'essai non conformes. 9
10.4 Traitement thermique des échantillons et des pièces moulées . 9
11 Informations complémentaires . 9
Annexe A (normative) Nuances des fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal résistant à
l'abrasion . 16
Annexe B (normative) Valeurs d'allongement minimales pour éprouvette de longueur initiale
entre repères L = 4 × d . 18
0
Annexe C (informative) Valeurs guides pour la dureté Brinell . 19
Annexe D (informative) Procédure pour la détermination de la plage de dureté . 20
Annexe E (informative) Valeurs guides pour la résistance à la traction et l'allongement pour
éprouvettes usinées à partir d'échantillons découpés dans une pièce moulée [1]. 22
Annexe F (informative) Essai de choc sur éprouvette non entaillée . 23
Annexe G (informative) Informations complémentaires sur les caractéristiques mécaniques et les
propriétés physiques. 25
Annexe H (informative) Nodularité (ou taux de graphite sphéroïdal) . 27
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ISO 17804:2005(F)
Annexe I (informative) Usinabilité de la fonte ausferritique à graphite sphéroïdal . 28
Annexe J (informative) Références croisées de nuances similaires de fontes ausferritiques
à graphite sphéroïdal. 30
Bibliographie . 31
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ISO 17804:2005(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17804 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 25, Fontes moulées et fontes brutes, sous-comité
SC 2, Fonte à graphite sphéroïdal.
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ISO 17804:2005(F)
Introduction
La fonte ausferritique à graphite sphéroïdal est un alliage de fonderie, à base de fer et de carbone, le carbone
se présentant principalement sous forme de particules de graphite sphéroïdales.
Comparé aux nuances de fontes à graphite sphéroïdal (voir l'ISO 1083:2004), ce matériau combine des
caractéristiques de résistance et de ténacité plus élevées résultant du traitement de trempe étagée.
La présente Norme internationale traite de la classification des fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal en
fonction des caractéristiques mécaniques du matériau.
Les caractéristiques mécaniques de la fonte ausferritique à graphite sphéroïdal dépendent en particulier de la
forme du graphite et de la structure de la matrice.
La structure requise est obtenue par le choix d'une composition appropriée et d'un procédé ultérieur adapté.
Les caractéristiques mécaniques peuvent être évaluées sur les éprouvettes usinées, élaborées à partir
⎯ d'échantillons coulés à part avec un système de coulée adapté, présentant des conditions métallurgiques
similaires à celles des pièces moulées qu'ils représentent;
⎯ d'échantillons attenants aux pièces ou au système de remplissage ci-après, désigné échantillons
attenants;
⎯ d'échantillons provenant d'une pièce moulée (uniquement sur accord entre le fabricant et l'acheteur,
l'accord spécifiant en particulier les conditions de prélèvement et les valeurs à obtenir).
Deux nuances de fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal sont spécifiées dans l'Annexe A selon leur
dureté. Ces nuances sont utilisées dans des applications (par exemple mines, travaux publics, l'industrie en
général) dans le cas où une haute résistance à l'abrasion est nécessaire.
Cinq nuances de fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal sont spécifiées par leurs caractéristiques
mécaniques. Lorsque, pour ces nuances, la dureté est spécifiée comme une caractéristique importante pour
son application, l'Annexe D donne un moyen pour déterminer les plages de dureté appropriées.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17804:2005(F)
Fonderie — Fonte ausferritique à graphite sphéroïdal —
Classification
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale définit les nuances et les exigences correspondantes des fontes
ausferritiques à graphite sphéroïdal.
La présente Norme internationale spécifie cinq nuances de fontes ausferritiques selon une classification
basée sur les caractéristiques mécaniques, mesurées sur les éprouvettes usinées préparées à partir
⎯ d'échantillons coulés à part ou attenants;
⎯ d'échantillons découpés dans une pièce moulée.
La présente Norme internationale spécifie deux nuances selon une classification en fonction de la dureté.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode
d'essai
ISO 148-2, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 2: Vérification
des machines d'essai (mouton-pendule)
ISO 148-3, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 3: Préparation
et caractérisation des éprouvettes de référence Charpy V pour la vérification des machines d'essai (mouton-
pendule)
ISO 945, Fonte — Désignation de la microstructure du graphite
ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6892, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
ISO/TR 15931, Système de désignation pour la fonte et la fonte brute
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ISO 17804:2005(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
fonte ausferritique à graphite sphéroïdal
alliage de fonderie à base de fer et de carbone, le carbone se présentant principalement sous forme de
particules de graphite sphéroïdal, sujet à un traitement de trempe étagée en vue de produire une matrice
ausferritique
NOTE La fonte ausferritique à graphite sphéroïdal est aussi appelée fonte bainitique (ADI).
3.2
traitement de sphéroïdisation du graphite
procédé qui fait entrer la fonte liquide en contact avec une substance, pour produire du graphite sous forme
sphéroïdale au cours de la solidification
3.3
trempe étagée de la fonte ausferritique à graphite sphéroïdal
processus de traitement thermique consistant à chauffer les pièces moulées au-dessus de la température A
C1
(à laquelle l'austénite commence à se former pendant le chauffage), puis à les refroidir à une vitesse
suffisante pour éviter la formation de perlite et enfin à les maintenir à une température (située au-dessus du
domaine de la martensite) pendant une durée suffisante pour transformer la matrice en vue d'obtenir les
caractéristiques souhaitées
NOTE Ce processus doit produire une microstructure à prédominance de ferrite et d'austénite résiduelle. Cette
microstructure est appelée ausferrite.
3.4
épaisseur de paroi déterminante
section de la pièce moulée, convenue entre l'acheteur et le fabricant, pour laquelle les caractéristiques
déterminées s'appliquent
NOTE L'épaisseur de paroi déterminante peut être associée à une plage de sections de pièce et/ou à un type et à
une taille d'échantillon selon le Tableau 3. L'association est faite en prenant en compte les conditions de refroidissement
pendant la solidification et le traitement thermique.
4 Désignation
Le matériau doit être désigné selon l'ISO/TR 15931.
L'Annexe J fournit une sélection de références croisées approximatives des désignations des nuances de la
présente Norme internationales à des nuances normalisées de normes EN, ASTM, JIS et SAE.
5 Informations à la commande
Les informations suivantes doivent être fournies par l'acheteur:
a) la désignation complète du matériau;
b) toutes les exigences particulières.
Tous les accords entre l'acheteur et le fabricant doivent être passés au moment de l'acceptation de la
commande.
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6 Fabrication
La technique de fabrication de la fonte ausferritique à graphite sphéroïdal, sa composition chimique, ainsi que
les différents types de traitements thermiques, doivent être laissés à la discrétion du fabricant, qui doit
s'assurer que le procédé de moulage et le traitement thermique sont menés selon les mêmes paramètres de
procédé que les pièces prototypes approuvées.
7 Exigences
7.1 Généralités
Les valeurs des caractéristiques de ces matériaux s'appliquent à des pièces moulées dans des moules en
sable ou dans des moules de comportement thermique comparable. Soumises à des amendements à
convenir à la commande, elles peuvent s'appliquer à des moulages obtenus avec d'autres méthodes de
fabrication.
La désignation du matériau est basée sur les caractéristiques mécaniques minimales obtenues sur des
échantillons coulés à part ou attenants moulés dans un moule en sable ou dans un moule ayant un
comportement thermique équivalent, correspondant à une épaisseur de paroi déterminante
12,5 mm < t u 30 mm, telle que donnée dans le Tableau 1.
NOTE Les caractéristiques mécaniques des éprouvettes de dissection sont affectées non seulement par les
propriétés du matériau (objet de la présente Norme internationale), mais aussi par la santé locale de la pièce moulée (qui
n'est pas l'objet de la présente Norme internationale). Les essais de traction nécessitent des éprouvettes saines afin de
garantir un effort rigoureusement axial pendant l'essai.
7.2 Éprouvettes usinées sur échantillons coulés à part et échantillons attenants
7.2.1 Généralités
Les caractéristiques mécaniques de la fonte ausferritique à graphite sphéroïdal doivent être conformes aux
spécifications du Tableau 1 et, le cas échéant, être en accord avec les exigences données en 7.2.2.
7.2.2 Essai de flexion par choc
Les valeurs d'énergie de choc données au Tableau 2 à température ambiante, le cas échéant, ne doivent être
déterminées que si cela a été spécifié par l'acheteur au moment de l'acceptation de la commande.
7.3 Éprouvettes usinées à partir d'échantillons prélevés de la pièce moulée
Si cela s'applique, le fabricant et l'acheteur doivent convenir
⎯ du ou des emplacements de la pièce moulée où le ou les échantillons doivent être prélevés;
⎯ des caractéristiques mécaniques qui doivent être mesurées;
⎯ des valeurs minimales (ou de la plage permise) de ces caractéristiques mécaniques (pour information,
voir Annexe E).
NOTE 1 Les caractéristiques des pièces moulées ne sont pas uniformes et dépendent de la complexité des pièces
moulées et des variations de leur épaisseur.
NOTE 2 Les Tableaux 1 et 2 peuvent être utilisés comme guide pour les caractéristiques mécaniques probables de la
pièce moulée. Ces caractéristiques peuvent être égales ou inférieures à celles données dans ces tableaux.
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ISO 17804:2005(F)
Tableau 1 — Caractéristiques mécaniques mesurées sur des éprouvettes usinées dans des
échantillons coulés à part ou attenants [1]
Épaisseur de
Limite
paroi Résistance à la
conventionnelle Allongement
déterminante de traction
d'élasticité
la pièce moulée
Désignation du matériau
t R R A
m p0,2
2 2
mm N/mm N/mm %
min. min. min.
t u 30 800 10
ISO 17804/JS/800-10
30 < t u 60 750 500 6
ISO 17804/JS/800-10RT
60 < t u 100 720 5
t u 30 900 8
ISO 17804/JS/900-8 30 < t u 60 850 600 5
60 < t u 100 820 4
t u 30 1 050 6
ISO 17804/JS/1050-6 30 < t u 60 1 000 700 4
60 < t u 100 970 3
t u 30 1 200 3
ISO 17804/JS/1200-3 30 < t u 60 1 170 850 2
60 < t u 100 1 140 1
t u 30 1 400 1 100 1
ISO 17804/JS/1400-1 30 < t u 60 1 170
À convenir entre le fabricant et
l'acheteur.
60 < t u 100 1 140
NOTE 1 Les caractéristiques des pièces ne sont pas uniformes à cause de leur complexité et de leur variation d'épaisseur.
NOTE 2 Avec le traitement thermique approprié, les valeurs de limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 % spécifiées dans le présent
tableau peuvent être maintenues. Toutefois, avec une augmentation de l'épaisseur de paroi, la résistance à la traction et l'allongement
vont diminuer.
2
NOTE 3 1 N/mm = 1 MPa.
NOTE 4 Si le type d'échantillon est à spécifier, une «/» est ajoutée à la désignation, suivie par une lettre indiquant le type
d'échantillon:
— S pour un échantillon coulé à part;
— U pour un échantillon attenant.
Tableau 2 — Valeurs minimales d'énergie de choc mesurées sur éprouvettes entaillées en V, usinées à
partir d'échantillons coulés à part ou attenants [1]
Épaisseur de paroi
Valeurs minimales de résistance à la flexion par choc
déterminante de la pièce
en joules à température ambiante (23 ± 5) °C
moulée
Désignation du matériau
t Valeur moyenne de 3 essais Valeur individuelle
mm J J
t u 30 10 9
ISO 17804/JS/800-10RT 30 < t u 60 9 8
60 < t u 100 8 7
NOTE Si le type d'échantillon est à spécifier, une «/» est ajoutée à la désignation, suivie par une lettre indiquant le type
d'échantillon:
— S pour un échantillon coulé à part;
— U pour un échantillon attenant.
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ISO 17804:2005(F)
7.4 Dureté
Des valeurs indicatives pour les plages de dureté des nuances de matériaux sont données dans l'Annexe C.
7.5 Structure du graphite
La structure du graphite doit être essentiellement de formes V et VI, conformément à l'ISO 945. On peut se
mettre d'accord au moment de l'acceptation de la commande, sur une définition plus précise.
Cette structure doit être confirmée soit par examen métallographique, soit par des méthodes d'essais non
destructifs. En cas de litige, les résultats de l'examen microscopique doivent prévaloir.
Des informations complémentaires concernant la nodularité sont données dans l'Annexe H.
7.6 Structure de la matrice
La structure de la matrice des différentes nuances de fonte ausferritique à graphite sphéroïdal est composée
majoritairement de ferrite et d'austénite, structure également appelée ausferrite. D'autres constituants de la
matrice (par exemple martensite, carbures) peuvent se présenter à un niveau qui n'affectera pas les
caractéristiques mécaniques exigées.
La vitesse de refroidissement dans certaines sections peut ne pas être suffisante pour éviter la formation de
perlite ou d'autres constituants apparaissant à haute température. Dans de tels cas, les quantités maximales
acceptables de ces microconstituants, leurs emplacements dans la pièce et les caractéristiques mécaniques à
ces emplacements peuvent faire l'objet d'un accord entre l'acheteur et le fabricant.
Une méthode indirecte pour déterminer si la microstructure exigée après le traitement thermique a été
obtenue est l'essai de choc sur éprouvettes Charpy non entaillées.
Les valeurs minimales d'énergie de choc à obtenir et les détails de l'éprouvette non entaillée Charpy sont
donnés dans l'Annexe F.
8 Échantillonnage
8.1 Généralités
On doit faire des échantillons pour représenter les pièces fabriquées.
Les échantillons doivent être fabriqués à partir des mêmes matériaux que ceux utilisés pour fabriquer les
pièces qu'ils représentent.
Les mêmes procédés de fusion et de traitement thermique doivent être mis en œuvre.
Différents types d'échantillons peuvent être utilisés (échantillons coulés à part, échantillons attenants,
échantillons découpés dans une pièce moulée), suivant la masse et l'épaisseur de paroi de la pièce moulée
(voir Tableau 3).
Les éprouvettes destinées aux essais de traction et d'énergie de choc doivent être usinées dans les
échantillons après le traitement thermique.
8.2 Échantillons coulés à part
8.2.1 Fréquence et nombre d'essais
Des échantillons représentatifs du matériau doivent être réalisés à une fréquence conforme aux procédures
d'assurance qualité en fabrication utilisées par le fabricant.
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En l'absence d'une procédure d'assurance qualité en fabrication ou de tout autre accord entre le fabricant et
l'acheteur, un minimum d'un échantillon pour l'essai de traction doit être fait pour confirmer la nuance du
matériau à une fréquence qui doit avoir été convenue entre l'acheteur et le fabricant.
Quand des essais de flexion par choc sont requis, il faut réaliser les échantillons à une fréquence à convenir
entre le fabricant et l'acheteur.
8.2.2 Échantillons et éprouvettes
Les échantillons doivent être coulés à part dans des moules en sable, en même temps que les pièces
moulées et dans des conditions de fabrication représentatives.
Les moules utilisés pour couler les échantillons coulés à part doivent avoir un comportement thermique
comparable à celui du matériau de moulage utilisé pour couler les pièces moulées.
L'échantillon doit satisfaire aux exigences de l'une des Figures 1, 2 ou 3.
Les échantillons doivent être retirés du moule à une température similaire à celle des pièces moulées.
Si le traitement de sphéroïdisation du graphite est effectué dans le moule (procédé in-mould), les échantillons
peuvent être
⎯ soit coulés dans le même moule que les pièces moulées, avec un système de remplissage commun,
⎯ soit coulés à part et en utilisant la même méthode de traitement que celle utilisée pour produire les pièces
moulées.
Les échantillons doivent recevoir le même traitement thermique, que les pièces moulées qu'ils représentent.
L'éprouvette de traction est représentée en Figure 5. Le cas échéant, l'éprouvette de flexion par choc
représentée en Figure 6 doit être usinée à partir d'un échantillon selon les Figures 1 et 2 (parties hachurées)
ou d'un échantillon selon la Figure 3.
Sauf accord contraire, le choix est laissé à la discrétion du fabricant.
8.3 Échantillons attenants
8.3.1 Fréquence et nombre d'essais
Les échantillons attenants sont représentatifs des pièces moulées auxquelles ils sont attachés ainsi que de
toutes les autres pièces moulées d'épaisseur de paroi déterminante similaire, provenant de la même coulée et
du même lot de traitement thermique.
Les échantillons attenants doivent être fabriqués conformément aux procédures d'assurance qualité en
fabrication utilisées par le fabricant.
En l'absence d'une procédure d'assurance qualité en cours ou de tout autre accord entre l'acheteur et le
fabricant, un minimum de 1 essai de traction doit être effectué afin de confirmer le matériau, à une fréquence
qui doit avoir été convenue entre le fabricant et l'acheteur.
Quand des essais de flexion par choc sont requis, il faut réaliser des échantillons à une fréquence à convenir
entre le fabricant et l'acheteur.
8.3.2 Échantillons et éprouvettes
Les échantillons sur lesquels sont prélevées les éprouvettes pour les essais de traction et/ou de flexion par
choc sont attenants aux pièces moulées ou coulés côte à côte avec la pièce moulée, avec un système de
remplissage commun.
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ISO 17804:2005(F)
Dans le cas d'une série de pièces moulées produites à partir d'une même poche de coulée, il faut couler un
échantillon attenant à la pièce moulée ou coulé côte à côte avec elle, au minimum pour le dernier moule
rempli.
Les éprouvettes doivent répondre aux exigences des Figures 1, 2, 3 ou 4.
Lorsque la masse de la pièce moulée dépasse 2 000 kg et son épaisseur 100 mm, il convient d'utiliser de
préférence un échantillon attenant aux pièces; les dimensions de l'échantillon attenant aux pièces doivent être
convenues entre le fabricant et l'acheteur au moment de l'acceptation de la commande.
Les échantillons doivent avoir la forme générale indiquée à la Figure 4 et les dimensions indiquées sur celle-ci.
Il doit y avoir un accord, au moment de l'acceptation de la commande, entre l'acheteur et le fabricant, sur
l'emplacement des échantillons attenants, prenant en compte la forme de la pièce moulée et le système de
remplissage, afin d'éviter tout effet défavorable du métal adjacent sur les caractéristiques.
Tous les échantillons doivent être marqués de manière adéquate de façon à garantir la traçabilité complète
des pièces moulées qu'ils représentent.
L'éprouvette de traction illustrée à la Figure 5 et, si applicable, l'éprouvette de flexion par choc montrée à la
Figure 6 doivent être usinées à partir d'un échantillon tel que celui des Figures 1 et 2 (partie hachurée) ou à
partir des échantillons des Figures 3 ou 4. Sauf accord contraire, le choix est laissé à la discrétion du fabricant.
Tableau 3 — Types d'échantillons coulés à part ou d'échantillons attenants et dimensions des
éprouvettes de traction en relation avec l'épaisseur de paroi déterminante
Diamètre de
Épaisseur de paroi préférence de
Type d'échantillon attenant
...
Questions, Comments and Discussion
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