up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله انواع چدن PDF
QR code - انواع چدن

انواع چدن

● اطلاعات کلي
چدن (cast iron) ، آلياژي از آهن- کربن و سيليسيم است که همواره محتوي عناصري در حد جزئي (کمتر از ۰.۱ درصد) و غالبا عناصر آلياژي (بيشتر از ۰.۱ درصد) بوده و به حالت ريختگي يا پس از عمليات حرارتي به کار برده مي شود. عناصر آلياژي براي بهبود کيفيت چدن براي مصارف ويژه به آن افزوده مي شود. آلياژهاي چدن در کارهاي مهندسي که در آنها چدن معمولي ناپايدار است به کار مي روند. اساسا خواص مکانيکي چدن به زمينه ساختاري آن بستگي دارد و مهمترين زمينه ساختار چدن ها عبارتند از: فريتي ، پرليتي ، بينيتي و آستينتي. انتخاب نوع چدن و ترکيب آن براساس خواص و کاربردهاي ويژه مربوطه تعيين مي شود.
● طبفه بندي چدن ها
چدن ها به دو گروه اصلي طبقه بندي مي شوند، آلياژهايي براي مقاصد عمومي که موارد استعمال آنها در کاربردهاي عمده مهندسي است و آلياژهاي با منظور و مقاصد ويژه از جمله چدنهاي سفيد و آلياژي که براي مقاومت در برابر سايش ، خوردگي و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار مي گيرند.
چدن هاي معمولي (عمومي)
اين چدن ها چزو بزرگترين گروه آلياژهاي ريختگي بوده و براساس شکل گرافيت به انواع زير تقسيم مي شوند:
چدن هاي خاکستري ورقه اي يا لايه اي: چدن هاي خاکستري جزو مهمترين چدن هاي مهندسي هستند که کاربردي زياد دارند نام اين چدن ها از خصوصيات رنگ خاکستري سطح مقطع شکست آن و شکل گرافيت مشتق مي شود.خواص چدن هاي خاکستري به اندازه ، مقدار و نحوه توزيع گرافيت ها و ساختار زمينه بستگي دارد. خود اين ها نيز به کربن و سيليسيم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنين روي مقادير جزئي عناصر ، افزودني هاي آلياژي ، متغيرهاي فرايندي مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زني و سرعت خنک شدن بستگي پيدا مي کنند. اما به طور کلي اين چدن ها ضريب هدايت گرمايي بالايي داشته، مدول الاستيستيه و قابليت تحمل شوکهاي حرارتي کمي دارند و قطعات توليدي از اين چدن ها به سهولت ماشينکاري و سطح تمام شده ماشينکاري آنها نيز مقاوم در برابر سايش از نوع لغزشي است. اين خواص آنها را براي ريختگي هايي که در معرض تنش هاي حرارتي محلي با تکرار تنشها هستند، مناسب مي سازد. افزايش ميزان فريت در ساختار باعث استحکام مکانيکي خواهد شد. اين نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدني بدنه موتورها مشاهده مي شود ديواره نازک و لاغر سيلندر داراي زمينه اي فريتي و قسمت ضخيم نشيمنگاه يا تاقان ها زمينه اي با پرليت زياد را پيدا مي کند. همچنين در ساخت ماشين آلات عمومي ، کمپرسورهاي سبک و سنگين ، قالب ها ، ميل لنگ ها ، شير فلکه هاو اتصالات لوله ها و غيره از چدنهاي خاکستري استفاده مي شود.
چدن هاي ماليبل يا چکش خوار: چدن هاي چکش خوار با ديگر چدن ها به واسطه ريخته گري آنها نخست به صورت چدن سفيد فرق مي کنند. ساختار آنها مرکب از کاربيدهاي شبه پايدار در يک زمينه اي پرليتي است بازپخت در دماي بالا که توسط عمليات حرارتي مناسب دنبال مي شود باعث توليد ساختاري نهايي از توده متراکم خوشه هاي گرافيت در زمينه فريتي يا پرليتي بسته به ترکيب شيميايي و عمليات حرارتي مي شود. ترکيب به کار برده شده براساس نيازهاي اقتصادي ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان توليد ريخته گري انتخاب مي شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عمليات حرارتي خوب و سريعي با سيلکي کوتاه مي شود و در ضمن مقاومت مکانيکي را نيز اصلاح مي نمايد. تاثير عناصر به مقدار بسيار کم در اين چدن ها دست آورد ديگري در اين زمينه هستند. Te و Bi تشکيل چدن سفيد در حالت انجماد را ترقي داده، B و Al موجب اصلاح قابليت بازپخت و توام با افزايش تعداد خوشه هاي گرافيت مي شود ميزان Mn موجود و نسبت Mn S براي آسان کردن عمل بازپخت مي بايستي کنترل گردد. عناصري از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است براي بدست آوردن مقاومت بالاتر يا افزايش مقاومت به سايش و خوردگي به چدن افزود. دليل اساسي براي انتخاب چدن هاي چکش خوار قيمت تمام شده پايين و ماشينکاري راحت و ساده آنهاست. کاربردهاي آنها در قطعات اتومبيل قطعات کشاورزي ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتريکي و قطعات مورد استفاده در صنايع معدني است.
چدن هاي گرافيت کروي يا نشکن: اين چدن در سال ۱۹۴۸ در فيلادلفياي آمريکا در کنگره جامعه ريخته گران معرفي شد. توسعه سريع آن در طي دهه ۱۹۵۰ آغاز و مصرف آن در طي سال هاي ۱۹۶۰ روبه افزايش نهاده و توليد آن با وجود افت در توليد چدن ها پايين نيامده است. شاخصي از ترکيب شيميايي اين چدن به صورت کربن ۳.۷% ، سيليسيم ۲.۵% ، منگنز۰.۳% ، گوگرد ۰.۰۱% ، فسفر ۰.۰۱% و منيزيم ۰.۰۴% است. وجود منيزيم اين چدن را از چدن خاکستري متمايز مي سازد. براي توليد چدن گرافيت کروي از منيزيم و سريم استفاده مي شود که از نظر اقتصادي منيزيم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازيابي بهتر منيزيم برخي از اضافه شونده هايي از عناصر ديگر با آن آلياژ مي شوند و اين باعث کاهش مصرف منيزيم و تعديل کننده آن است. منيزيم ، اکسيژن و گوگرد زدا است. نتيجتا منيزيم وقتي خواهد توانست شکل گرافيتها را به سمت کروي شدن هدايت کند که ميزان اکسيژن و گوگرد کم باشند. اکسيژن زداهايي مثل کربن و سيليسيم موجود در چدن مايع اين اطمينان را مي دهند که باعث کاهش اکسيژن شوند ولي فرآيند گوگردزدايي اغلب براي پايين آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهاي اين چدن ها در خودروسازي و صنايع وابسته به آن مثلا در توليد مفصل هاي فرمان و ديسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت هاي بالا مثل شير فلکه ها و اتصالات براي طرحهاي بخار و شيميايي غلتکهاي خشک کن نورد کاغذ ، در تجهيزات الکتريکي کشتي ها ، بدنه موتور ، پمپ ها و غيره است.
چدن هاي گرافيت فشرده يا کرمي شکل: اين چدن شبيه خاکستري است با اين تفاوت که شکل گرافيت ها به صورت کروي کاذب ، گرافيت تکه اي با درجه بالا و از نظر جنس در رديف نيمه نشکن قرار دارد. مي توان گفت يک نوع چدني با گرافيت کروي است که کره هاي گرافيت کامل نشده اند يا يک نوع چدن گرافيت لايه اي است که نوک گرافيت گرد شده و به صورت کرمي شکل درآمده اند. ايت چدن ها اخيرا از نظر تجارتي جاي خود را در محدوده خواص مکانيکي بين چدن هاي نشکن و خاکستري باز کرده است.
ترکيب آلياژ موجود تجارتي که براي توليد چدن گرافيت فشرده استفاده مي شود عبارت است از: Mg%۴-۵ ،Ti%۸.۵-۱۰.۵ ، Ca% ۴-۵.۵ ، Al%۱-۱.۵ ، Ce %۰.۲-۰.۵ ،Si%۴۸-۵۲ و بقيه Fe. چدن گرافيت فشرده در مقايسه با چدن خاکستري از مقاومت به کشش ، صلبيت و انعطاف پذيري ، عمر خستگي ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دماي بالا و برتري بازمينه اي يکسان برخوردار است و از نظر قابليت ماشينکاري ، هدايت حرارتي نسبت به چدن هاي کروي بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگي برتر از ساير چدن ها است. در هر حال ترکيبي از خواص مکانيکي و فيزيکي مناسب ، اين چدن ها را به عنوان انتخاب ايده آلي جهت موارد استعمال گوناگون مطرح مي سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک خوردگي آنها را براي قالبهاي شمش ريزي مناسب مي سازد. نشان دادن خصوصياتي مطلوب در دماهاي بالا در اين چدن ها باعث کاربرد آنها براي قطعاتي از جمله سر سيلندرها ، منيفلدهاي دود ، ديسکهاي ترمز ، ديسکها و رينگهاي پيستون شده است.
چدن هاي سفيد و آلياژي مخصوص
کربن چدن سفيد به صورت بلور سمانتيت (کربيد آهن ، Fe۳C) مي باشد که از سرد کردن سريع مذاب حاصل مي شود و اين چدن ها به آلياژهاي عاري از گرافيت و گرافيت دار تقسيم مي شوند و به صورتهاي مقاوم به خوردگي ، دماي بالا، سايش و فرسايش مي باشند.
چدن هاي بدون گرافيت: شامل سه نوع زير مي باشد:
چدن سفيد پرليتي: ساختار اين چدنها از کاربيدهاي يکنواخت برجسته و توپر M۳C در يک زمينه پرليتي تشکيل شده است. اين چدنها مقاوم در برابر سايش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولي بي نهايت شکننده هستند لذا توسط آلياژهاي پرطاقت ديگري از چدن هاي سفيد آلياژي جايگزين گشته اند.
چدن سفيد مارتنزيتي (نيکل- سخت): نخستين چدن هاي آلياژي که توسعه يافتند آلياژهاي نيکل- سخت بودند. اين آلياژها به طور نسبي قيمت تمام شده کمتري داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهيه شده و چدن هاي سفيد مارتنزيتي داراي نيکل هستند. Ni به عنوان افزايش قابليت سختي پذيري براي اطمينان از استحاله آستنيتي به مارتنزيتي در طي مرحله عمليات حرارتي به آن افزوده مي شود. اين جدن ها حاوي Cr نيز به دليل افزايش سختي کاربيد يوتکتيک هستند. اين چدنها داراي يک ساختار يوتکتيکي تقريبا نيمه منظمي با کاربيدهاي يکنواخت برجسته و يکپاره M۳C هستند که بيشترين فاز را در يوتکتيک دارند و اين چدنها مقاوم در برابر سايش هستند.
چدن سفيد پرکرم: چدن هاي سفيد با Cr زياد ترکيبي از خصوصيات مقاومت در برابر خوردگي ، حرارت و سايش را دارا هستند اين چدنها مقاومت عالي به رشد و اکسيداسيون در دماي بالا داشته و از نظر قيمت نيز از فولادهاي ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهايي که در معرض ضربه و يا بازهاي اعمالي زيادي نيستند به کار برده مي شوند اين چدنها در سه طبقه زير قرار مي گيرند:
۱) چدنهاي مارتنزيتي با Cr %۱۲-۲۸
۲) چدنهاي فريتي با ۳۴-۳۰% Cr
۳) چدنهاي آستنيتي با ۳۰-۱۵%Cr و ۱۵-۱۰% Niبراي پايداري زمينه آستنيتي در دماي پايين.
طبقه بندي اين چدنها براساس دماي کار ، عمر کارکرد در تنش هاي اعمالي و عوامل اقتصادي است. کاربرد اين چدنها در لوله هاي رکوپراتو ، ميله ، سيني ، جعبه در کوره هاي زينتر و قطعات مختلف کوره ها، قالب هاي ساخت بطري شيشه و کاسه نمدهاي فلکه ها است.
چدن هاي گرافيت دار:
چدن هاي آستنيتي: شامل دو نوع (نيکل- مقاوم) و نيکروسيلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکيبي از خصوصيات مقاومت در برابر حرارت و خوردگي را دارا هستند. اگرچه چدن هاي غير آلياژي به طور کلي مقاوم به خوردگي بويژه در محيط هاي قليايي هستند، اين چدنها به صورت برجسته اي مقاوم به خوردگي در محيط هايي مناسب و مختص خودشان هستند. چدن هاي نيکل مقاوم آستنيتي با گرافيت لايه اي که اخيرا عرضه شده اند از خواص مکانيکي برتري برخوردار بوده ولي خيلي گران هستند. غلظت نيکل و کرم در آنها بسته به طبيعت محيط خورنده شان تغيير مي کند. مهمترين کاربردها شامل پمپهاي دنده اي حمل اسيد سولفوريک، پمپ خلا و شيرهايي که در آب دريا مصرف مي شوند، قطعات مورد استفاده در سيستم هاي بخار و جابه جايي محلول هاي آمونياکي، سود و نيز براي پمپاژ و جابجايي نفت خام اسيدي در صنايع نفت هستند.
چدن هاي فريتي: شامل دو نوع زير مي باشد: چدن سفيد ۵% سيليسيم در سيلال که مقاوم در برابر حرارت مي باشد و نوع ديگر چدن پرسيليسيم (۱۵%) که از مقاومتي عالي به خوردگي در محيطهاي اسيدي مثل اسيد نيتريک و سولفوريک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن هاي نيکل- مقاوم ، عيب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ زني مي توان ماشينکاري نمود. مقاومت به خوردگي آنها در برابر اسيدهاي هيدروکلريک و هيدروفلوريک ضعيف است. جهت مقاوم سازي به خوردگي در اسيد هيدروکلريک مي توان با افزودن Si تا ۱۸-۱۶% ، افزودن Cr%۵-۳ يا Mo %۴-۳ به آلياژ پايه ، اقدام نمود.
چدن هاي سوزني: در اين چدنها Al به طور متناسبي جانشين Si در غلظت هاي کم مي گردد. چدن هاي آلياژهاي Alدار تجارتي در دو طبقه بندي يکي آلياژهاي تا Al %۶ و ديگري Al%۱۸-۲۵ قرار مي گيرند. Al پتانسيل گرافيته شدگي را در هر دوي محدوده هاي ترکيبي ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستري بدست مي آيد. اين آلياژ به صورت چدنهاي گرافيت لايه اي ، فشرده و کروي توليد مي شوند. مزاياي ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتي و تمايل به گرافيته شدن و سفيدي کم مي باشند که قادر مي سازند قطعات ريختگي با مقاطع نازک تر را توليد کرد. چدن هاي با Al کم مقاومت خوبي به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابليت ماشينکاري مناسبي را نيز دارا هستند. محل هاي پيشنهادي جهت کاربرد آنها منيفلدهاي دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهاي ديسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سيلندرها، ميل بادامکها و رينگهاي پيستون هستند. وجود Al در کنار Si در اين نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانيکي خوب توام با مقاومت به پوسته شدگي در دماهاي بالا مي شود. اين آلياژها مستعد به تخلخل هاي گازي هستند. آلومينيوم حل شده در مذاب مي توان با رطوبت يا هيدروکربنهاي موجود در قالب ترکيب شده و هيدروژن آزاد توليد کند. اين هيدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک هاي سوزني شکل در انجماد مي شود.

● اطلاعات کلي چدن (cast iron) ، آلياژي از آهن- کربن و سيليسيم است که همواره محتوي عناصري در حد جزئي (کمتر از ۰.۱ درصد) و غالبا عناصر آلياژي (بيشتر از ...

● اطلاعات کلي چدن (cast iron) ، آلياژي از آهن- کربن و سيليسيم است که همواره محتوي عناصري در حد جزئي (کمتر از ۰.۱ درصد) و غالبا عناصر آلياژي (بيشتر از ...

فلزات غير آهني يا فلزات رنگي به فلزاتي گفته مي شود که فاقد آهن و يا آلياژهاي آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومينيوم- منگنز- روي و سرب . تمام فلزات ر ...

انواع لوله : لوله ها را مي توان به انواع مختلف از نظر جنس ، کاربرد و نحوه اتصالات دسته بندي نمود . لوله هايي که در سيستم آبرساني و فاضلاب مورد استفاده ...

▪ تقطير جزء به جزء مخلوطهاي دو جزئي و چند جزئي هدف از تقطير ، جداسازي خوراک به بخارهايي از محصولات تقريبا خالص است در تقطير سيستم هاي دو جزئي ، درجه خ ...

باتوجه به روند افزايش جمعيت در شهرهاي بزرگ که خود بصورت طبيعي باعث افزايش ميزان فاضلاب شهري ميگردد زمينه تشکيل سيستم جمع آوري و تصفيه فاضلاب شهري امري ...

● Niobium نوبيوم يا کلومبيوم يک عنصر شيميايي در جدول تناوبي است که نماد آني Nb و عدد اتمي آن ۴۱ ميباشد. نوبيوم يک فلز خاکستري و نرم بوده که هادي جريان ...

اغلب در حين بررسي نتايج آزمايش آناليز فولادها به وجود عناصري برمي خوريم که اطلاع از چگونگي تاثير عناصر فوق ساختار فولادها از جمله الزامات دانش فني مهن ...

دانلود نسخه PDF - انواع چدن