چدن ها (cast-iron)

چدن

چدن(Cast-iron) آلیاژی از آهن و کربن و سیلیسیم می باشد و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی بکار برده می شود. عناصر آلیاژی برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف خاص به آن افزوده می گردد. خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهم ترین زمینه ساختار چدنها عبارتند از :فریتی ، پرلیتی ، بینیتی ، آستینی.

چدنها به دو گروه تقسیم بندی می شوند:

  1. 1. چدنهای معمولی
  2. 2. جدنهای سفید و آلیاژی مخصوص

چدنهای معمولی جزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و بر اساس شکل گرافیست به انواع زیر تقسیم می گردند:

  • · چدنهای خاکستری: نام این چدنها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیست مشتق شده است. این چدنها ضریب هدایت گرمایی بالایی دارند، افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی می گردد و در قطعات چدنی بدنه موتورها و دیواره نازک و لاغر سیلندرها کاربرد داشته و در مقاطع ضخیم با افزایش میزان پرلیت در قسمت ماشین آلات عمومی، قالبها ، شیر فلکه ها و اتصالات و لوله های جدنی کاربری پیدا می کنند.
  • · چدنهای مالیبل یا چکش خوار: چدنهای مالیبل ، چدنهایی هستند که دارای قابلیت چکش خواری ، خم شوندگی و استحکامی در حدود فولادهای ساده کربنی می باشند . دلیل اساسی انتخاب چدنهای چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنها ست که در قطعات اتومبیل ، کشاورزی ، اتصالات و لوله ها و صنایع معدنی کاربرد دارند. این چدنها از طریق انجام عملیات حرارتی روی چدن سفید تهیه می شوند. چدن مالیبل در ایران اولین بار در سال 1346 جهت ساخت اتصالات آب و گاز مورد استفاده قرار گرفت . چقرمه گی مناسب ( داشتن استحکام به همراه قابلیت انعطاف بالا ) در این نوع چدنها باعث موارد مصرف زیادی برای آنها شده است. چدنهای مالیبل دارای استحکام و قابلیت انعطاف بیشتری از چدنهایی خاکستری می باشند. در چدنهای مالیبل قسمت اعظم کربن بصورت گرافیتهای شبه کروی در زمینه های فریتی ، پرلیتی و یا مارتنزیتی توزیع شده اند و به دو نوع چدن مالیبل فریتی ( که نوع متداول و دارای استحکام کمتر از چدنهای مالیبل پرلیتی اما با قابلیت انعطاف و چکش خواری بیشتر است و به آسانی ماشین کاری شده و تحت کار مکانیکی قرار می گیرد.) وچدن مالیبل پرلیتی (استحکام بالا و مقاومت سایشی خوب که در قطعاتی نظیر شاتون ها و چرخ دنده ها کاربرد دارد)
  • · چدنهای گرافیت کروی یا نشکن : این چدن در سال 1948 میلادی در آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی گردید. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می کند و در صنایع خودرو سازی مثلا تولید مفصل های فرمان و دیسک ترمزها و یا شیرآلات و اتصالات و لوله ها برای طرحهای بخار و فشار و درجه حرارت بالا کاربرد دارند.
  • · چدنهای گرافیت فشرده یا کرمی شکل: شبیه چدن خاکستری می باشد ولی با گرافیتهای کروی که کره های گرافیت کامل نشده اند و نوک گرافیتهای گرد شده به صورت کرمی شکل در آمده اند. این چدنها در محدوده خواص مکانیکی بین چدنهای نشکن و خاکستری قرار گرفته اند و از نظر قابلیت ماشین کاری و هدایت حرارتی از چدنهای کروی بهتر هستند.

چدنهای سفید و آلیاژی مخصوص

کربن چدن سفید بصورت بلورسما نتیت (کربید آهن) می باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می شود. این چدنها به دونوع آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت دار تقسیم می شوند.

چدنهای بدون گرافیت سه دسته اند:

  • · چدن سفید پرلیتی که مقاوم دربرابر سایش هستند ولی بی نهایت شکننده اند.
  • · چدن سفید مار تنزیتی (نیکل سخت) که دارای نیکل بوده و نیز مقاوم در برابر سایش با شکنندگی کمتر.
  • · چدن سفید پر کرم که با Cr زیادی ترکیب و مقاوم در برابر خوردگی ، حرارت و سایش می باشد. این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر می باشند و در انواع مارتنزیتی وفریتی و آستینیتی طبقه بندی شده اند.

چدنهای فریتی در دو نوع 5% سیلیسیم در سیلال و نوع پرسیلیسیم(51%) که با مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی در محیطهای اسیدی می باشند ولی بر خلاف چدنهای نیکل مقاوم، عیب آنها ترد بودن است که تنها با سنگ زنی می توان ماشین کاری نمود و چدنهای سوزنی که در چدنها AL بطور مناسبی جانشین Si در غلظت های کم می گردد و چدنهای AL دار در دو طبقه بندی %6 و 81­52% قرار می گیرند.

 

 

چدن:

  1. A. معمولی
  2. a. خاکستری
  3. b. مالیبل( چکش خوار)
  4. c. گرافیت کروی یا نشکن
  5. d. گرافیت فشرده یا کرمی شکل

 

  1. B. سفید و آلیاژ مخصوص
  2. a. عاری از گرافیت
  3. i. سفید پرلیتی
  4. ii. سفید مار تنزیتی (نیکل سخت )
  5. iii. سفید پر کرم
  6. 1. مارتنزیتی
  7. 2. فریتی
  8. 3. آستینی
  9. b. گرافیت دار
  10. i. آستینی
  11. 1. نیکل مقاوم
  12. 2. نیکرو سیلال
  13. ii. فریتی
  14. 1. 5% سیلیسیم
  15. 51%سیلیسیم
  16. iii. سوزنی
  17. 1. 6%Al
  18. 2. 81-52% Al