تکنولوژی ساخت ( ماشین ابزار )
High feed towards technology, iran is the best
درباره وبلاگ


به نام خدا
این وبلاگ درراستای تحقق نیاز های آموزشی و کاربردی در زمینه صنعت ساخت و تولید کشور و نیز آشنایی علاقمندان با این صنعت مادر فعالیت دارد. تمامی مطالب این وبلاگ بصورت اختصاصی و کاملا معتبر میباشند. حتی الامکان سعی میکنم مطالب جدید و به روز رو در وبلاگ قرار بدم. درصورت داشتن هرگونه سوال یا نظر و پیشنهاد میتوانید با شماره من ( 09906125821 ) و یا قسمت تماس با مدیر با من در ارتباط باشید.

مدیر وبلاگ : علی خوب بخت
نویسندگان
شنبه 19 مرداد 1398 :: نویسنده : علی خوب بخت
به نام خدا


چدن به آلیاژ هایی از آهن و كربن كه بین ۲٫۱ الی ۶٫۲ درصد كربن داشته باشند ، گفته می‌شود. رنگ مقطع شكست این آلیاژ به عنوان شناسه نامگذاری انواع مختلف آن به كار می رود. بیش از ۹۵ درصد وزنی چدن را آهن تشكیل میدهد و عناصر آلیاژی اصلی آن كربن و سیلیسیم هستند. به طور معمول بین ۲٫۱ تا ۴ درصد كربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم دارد و به عنوان آلیاژی سه گانه شناخته می شود. با این وجود ، انجماد آن از روی دیاگرام فازی دوتایی آهن- كربن بررسی میشود. جایی كه نقطه یوتكتیك در دمای ۱۱۵۴ درجه سانتی گراد و ۴/۳ درصد كربن اتفاق می افتد كه حدود ۳۰۰ درجه كمتر از نقطه ذوب آهن خالص است. چدنها ، به استثنا نوع داكتیل ، ترد هستند و به دلیل نقطه ذوب پایین ، سیالیت ، قابلیت ریخته گری ، ماشین كاری ، تغییر شكل ناپذیری و مقاومت به سایش به موادی مهندسی با دامنه وسیعی از كاربرد تبدیل شده و در تولید لوله ها ، ماشینها ، قطعات صنعت خودرو مانند سرسیلندر ، بلوك سیلندر و جعبه گیربكس به كار میروند. چدن همچنین به تضعیف و تخریب ناشی از اكسیداسیون (خوردگی) مقاوم است.

واژه چدن مشخص كننده گروه كاملی از فلزات با خواص گوناگون و متنوع است. این واژه  نامی عمومی شبیه فولاد است كه باز هم به گروه خاصی از فلزات اطلاق می شود. فولادها و چدن ها از آهن , همراه با كربن به عنوان عنصر آلیاژی اصلی, تشكیل می شوند. فولادها كمتر از دو درصد و غالباً كمتر از یك درصد كربن دارند در حالی كه چدن ها بیشتر از دو درصد كربن دارند. چدن با حداكثر دو درصد كربن ، به صورت آلیاژی تك فاز منجمد ، و تمام كربن آن در آستنیت حل می شود. بنابراین طبق تعریف چدن ها به صورت آلیاژ های ناهمگن منجمد می شوند و همواره ریز ساختار آنها بیش از یك تشكیل دهنده دارد. چدن علاوه بر كربن باید حاوی مقدار قابل توجهی سیلیسیم , معمولاً از یك تا سه درصد , نیز باشد. و بنابراین چدن را باید آلیاژ آهن-كربن-سیلیسیم دانست. وجود سیلیسیم و كربن بسیار زیاد در چدن ها از آنها آلیاژ های ریختگی عالی می سازد. دمای ذوب این آلیاژها از دمای ذوب فولاد بسیار كمتر است. چدن مذاب از فولاد سیال تر است و با مواد قالب كمتر وارد واكنش می دهد. تشكیل گرافیت با چگالی كم ، در حین انجماد چدن به كاهش تغییر حجم فلز از حالت مذاب به جامد می انجامد و تولید قطعات ریختگی پیچیده تر را ممكن می كند. اما چدن ها به اندازه ای داكتیل نیستند كه بتوان آنها را نوردكاری یا آهنگری كرد.

عناصر آلیاژی

 خواص چدن با افزودن عناصر آلیاژی مختلف تغییر می كند. بعد از كربن ، سیلیسیم مهمترین عنصر محسوب می‌شود چرا كه كربن را از حالت محلول خارج كرده ، آن را به فرم گرافیت در می آورد كه تولید چدنی نرمتر ، با انقباض كمتر كرده ، استحكام و چگالی را كاهش می دهد. گوگرد نیز هنگام اضافه شدن سولفید آهن تولید می‌كند كه مانع تشكیل گرافیت شده سختی را افزایش میدهد. مشكل گوگرد اینست كه گرانروی چدن را در حالت مذاب بالا برده و عیوب ساختاری را افزایش میدهد. برای خنثی كردن اثرات گوگرد از منگنز استفاده می‌شود تا به جای سولفید آهن ، سولفید منگنز تشكیل شود. سولفید منگنز از مذاب سبكتر است بنابراین بر روی سطح مذاب و درون سرباره شناور میشود. مقدار منگنز مورد نیاز برای خنثی كردن گوگرد برابر است با ۱٫۷مقدار گوگرد +۰٫۳%. افزودن منگنز بیش از این مقدار باعث تولید كاربید منگنز می‌شود كه خود به بالا رفتن سختی و سرعت انجماد منجر میشود. تنها در مورد چدن خاكستری افزایش منگنز تا یك درصد استحكام و چگالی را افزایش میدهد. نیكل نیز از آلیاژ ساز های بسیار معمول است كه ساختار پرلیت و گرافیت را پالایش داده به افزایش چقرمگی كمك می‌كند و گاه حتی تفاوت سختی در ضخامت های مختلف را از بین میبرد. كروم به مقدار جزیی به ملاقه مذاب افزوده می‌شود تا گرافیت آزاد را كاهش داده ، مذاب را سرد كند و از آنجا كه تثبیت كننده قوی كاربید به شمار میرود عمدتاً همراه با نیكل افزوده میشود. مقدار بسیار اندكی قلع را نیز می توان به جای ۰٫۵ درصد كروم افزود. بین ۰٫۵ تا ۲٫۵ درصد مس هم در ملاقه یا كوره به مذاب اضافه می‌شود تا انجماد را كاهش ، گرافیت را پالایش و سیالیت را افزایش دهد. افزودن ۰٫۳ تا ۱ درصد مولیبدن باعث افزایش انجماد ، پالایش گرافیت و پرلیت می‌شود و معمولاً همراه با نیكل مس و كروم افزوده می‌شود تا خواص استحكامی را بهبود بخشد.

 تیتانیوم به عنوان گاززدا و اكسیدزدا استفاده می‌شود اما سیالیت را هم افزایش میدهد. اضافه نمودن ۰٫۱۵ تا ۰٫۵درصد وانادیوم ، سمنتیت را تثبیت كرده سختی و مقاومت به سایش و گرما را افزایش میدهد. همچنین افزودن ۰٫۱ تا ۰٫۳ درصد زیركنیوم به تشكیل گرافیت ، احیا و افزایش سیالیت منجر می شود. به مذاب چدن مالیبل ، حدود ۰٫۰۰۲ تا ۰٫۰۱ درصد وزنی بیسموت اضافه می‌شود تا بتوان درصد سیلیسیم را افزایش داد. در چدن سفید عنصر بور به منظور تولید شدن چدن مالیبل افزوده می‌شود تا از اثر زمخت شدن در اثر وجود بیسموت كاسته شود.

تولید چدن خام

چدن از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه بدست می آید و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است. بسته به نوع كاربرد ، میزان كربن و سیلیسم تا حد مطلوب (به ترتیب ۲ تا ۳٫۵ و ۱ تا ۳ درصد وزنی) كاهش داده می شوند. سایر عناصر نیز حین ریخته گیری و قبل از شكل گیری نهایی ، به مذاب افزوده می شوند. چدن به جز موارد خاص كه در كوره بلند موسوم به كوره كوپل ذوب میشود ، عمدتاً در كوره‌ های القای الكتریكی تولید می گردد. پس از تكمیل ذوب ، مذاب به كوره نگهدارنده یا قالب ریخته میشود.

انواع چدن  

انواع گوناگون چدن را می توان بر اساس ریزساختار دسته بندی كرد. این دسته بندی بر شكل بخش عمده كربن موجود در چدن مبتنی است. بر این اساس پنج نوع اصلی چدن وجود دارد :

– چدن سفید (WHITE CAST IRON)

– چدن چكش خوار (MALIBLE CAST IRON)

– چدن خاكستری (GRAY CAST IRONS)

– چدن داكتیل-كروی و نشكن (DUCTILE CAST IRON)

– چدن با گرافیت فشرده-كرمی شكل (COMPACTED GRAPHITE CAST IRON)

به هر نوع از این چدن ها می توان تا حدودی عنصر های آلیاژی افزود ، یا آنها را مورد عملیات گرمایی قرار داد ، بدون این كه نوع چدن تغییر كند. چدن های آلیاژی را كه معمولاً حاوی بیش از سه درصد عنصر آلیاژی هستند می توان به طور جداگانه به عنوان چدن سفید ، خاكستری ،  یا داكتیل دسته بندی كرد.

۱- چدن سفید        

هرگاه تركیب شیمیایی چدن مناسب باشد , یا آهنگ سرمایش آن در حین انجماد به اندازه كافی تند باشد , چدن به گونه ای منجمد می شود كه همه كربن موجود در آن با آهن به صورت كاربید آهن تركیب می شود. این تركیب كه سمنتیت نیز نامیده می شود سخت و ترد است و تركیب غالب در ریز ساختار چدن سفید محسوب می شود. بنابراین چدن سفید سخت و ترد و مقطع شكست آن سفید و بلورین است زیرا اساساً گرافیت ندارد. استحكام فشاری چدن سفید بسیار زیاد و مقاومت آن در برابر سایش عالی است. این نوع چدن در حالت گداخته سختی خود را تا مدت محدودی  حفظ می كند.

با افزایش آهنگ انجماد موضعی چدن , می توان نواحی گزیده ای از قطعه ریختگی را به چدن سفید تبدیل كرد. قابلیت ریخته گری چدن سفید به خوبی چدن های دیگر نیست زیرا دمای انجماد آن معمولاً بالاتر است , و كربنی كه به صورت كاربید آهن است منجمد می شود. بنابراین دیگر گرافیت در به حداقل رسانیدن انقباض در حین انجماد نقشی ندارد. بخشی از قطعه ریختگی كه با آهنگی معتدل جامد می شود, هم گرافیت دارد و هم كاربید آهن. این ساختار را چدن ابلق می نامند.

چدن سفید سخت می تواند در قطعه ریختگی از چدن نرم نیز به وجود آید. دلیل این امر سرمایش سریع مقطعی نازك یا گوشه ای تیز از قطعه یا وجود پره ای بر روی قطعه ریختگی است كه از وجود درزی در قالب ناشی شده است و باعث گرماگیری و افزایش آهنگ انجماد می‌شود.

۲- چدن چكش خوار

مشخصه این نوع چدن این است كه بخش عمده كربن موجود در ریزساختار آن به صورت گره های نامنظم گرافیت دیده می شود. این نوع گرافیت كربن بازپختی نام دارد زیرا در حالت جامد و در حین عملیات گرمایی تشكیل می شود.برای تولید چدن چكش خوار, چدن را به صورت چدن سفید با تركیب شیمیایی مناسب می ریزند. پس از آن كه قطعات ریختگی را از قالب بیرون آوردند, آنها را به مدت طولانی در دمایی بالاتر از ۹۰۰ درجه سلسیوس تحت عملیات گرمایی قرار می دهند. این عملیات كاربید آهن را تجزیه می كند و كربن آزاد را به صورت گرافیت در چدن رسوب می دهد. آهنگ سریع انجماد كه برای تولید چدن سفید ضرورت دارد باعث محدودیت ضخامت مقاطع ریختگی چدن چكش خوار می شود.

با تنظیم ساختار زمینه در پیرامون گرافیت می توان به گستره وسیعی از خواص مكانیكی در چدن چكش خوار دست یافت. زمینه های پرلیتی و مارتنزیتی با سرمایش سریع در حوالی دمای بحرانی و افزودن عنصرهای آلیاژی به دست می آیند. چدن های چكش خواری كه در زمینه خود مقداری كربن تركیبی داشته باشند غالباً به عنوان چدن چكش خوار پرلیتی شناخته می شوند, اگرچه ممكن است ریزساختار آنها مارتنزیتی یا پرلیتی كروی شده باشد.

۳- چدن خاكستری

هنگامی كه تركیب چدن مذاب و آهنگ سرمایش آن مناسب باشد, كربن موجود در آن در حین انجماد جدا می شود و پولك های گرافیت را تشكیل می دهد كه درون هر سلول اوتكتیك به یكدیگر متصل اند. گرافیت در درون مذاب از ناحیه لبه رشد می كند و پولك مشخصه چدن خاكستری را تشكیل می دهد. هنگامی كه چدن خاكستری می شكند , بخش عمده شكست در پولك های گرافیت رخ می دهد, و به همین دلیل رنگ مقطع شكست آن خاكستری است. از آنجا كه بخش عمده قطعات ریختگی چدنی را از جنس چدن خاكستری می سازند , واژه عمومی چدن را , غالباً به غلط در مورد چدن خاكستری به كار می برند.

چدن‌ خاکستری (Gray Cast Iron) سیال‌ ترین آلیاژ آهنی بوده و مقاطع پیچیده و نازک را می ‌توان از آن تولید کرد. اگر ترکیب شیمیایی چدن در گستره چدن خاکستری و آهنگ انجماد مناسب و درستی باشد ، کربن موجود در آهن به هنگام انجماد جدا شده و رشته‌های گرافیتی را تشکیل می‌دهند (شکل زیر). این چدن ها در سختی ‌هایی که مقاومت سایش خوب دارند دارای تراش ‌پذیری عالی هستند. سطح شکست چدن خاکستری به رنگ خاکستری دوده‌ای است و از این رو چدن خاکستری نامیده می‌شوند.

چدن خاکستری دارای ویژگی‌های متعدد و مفیدی بوده و برای ریخته گری در اشکال پیچیده و در ابعاد کوچک و بزرگ هنوز مورد علاقه مهندسان طراح می ‌باشد. امروزه ، به علت ارزانی و سادگی انجام کار ، حدود ۷۵% وزنی تمام قطعات ریختگی از چدن خاکستری است. در این نوع چدن ، گرافیت رشته ‌ای موجب ایجاد خواص ویژه‌ای مانند ؛ تراش‌ پذیری عالی در سختی هایی که مقاومت سایشی بالاست ، مقاومت به ‌خوردگی سایشی با روغنکاری محدود ، و قدرت جذب ارتعاش عالی می شود. وقتی استحکام فشاری ، پایداری ابعاد ، و قرار گرفتن دقیق تحت تنش مورد نیاز باشد ، چدن خاکستری با فولاد های پر استحکام قابل مقایسه است.

مقدار ، اندازه ، شکل و پراکندگی گرافیت یا کاربید ، مبانی اصلی تعیین کننده خواص استحکامی چدن های خاکستری می باشند و کنترل آنها اهمیت زیادی در تولید چدن خاکستری دارد. ساختار گرافیت در چدن های خاکستری ممکن است در اثر تغییرات ذوب ، جوانه زایی ، سرعت انجماد و تاثیر بعضی از عناصر هر چند جزیی تغییر زیادی پیدا کند. گرافیت می تواند به صورت ورقه های درشت یا ریز به صورت پراکنده به وجود آید.

ادامه در پست بعد...






نوع مطلب : مهندسی مواد - کلیدفولاد، اطلاعات فنی، 
برچسب ها : انواع چدن ها، چدن، چدن سفید، چدن چکش خوار، چدن خاکستری، چدن داکتیل، چدن با گرافیت فشرده،
لینک های مرتبط :
پنجشنبه 3 آبان 1397 :: نویسنده : علی خوب بخت
به نام خدا
در این پست فرزکاری متریال چدن را به طور خلاصه بررسی میکنیم :

چدن می تواند مطابق گروه بندی مالیبل ، خاکستری ، گره دار ، کامپکت گرافیتی و چدن آزتمپر طبقه بندی شود .

موارد زیر را باهم بررسی میکنیم :

چدن خاکستری

راهنماهای کاربرد چدن

چدن گره دار

چدن کامپکت گرافیتی ( CGI )

چدن شکننده آزتمپر ( ADI )

...

برای مشاهده ادامه مطالب بر روی ادامه مطلب کلیک کنید



ادامه مطلب


نوع مطلب : ماشین ابزار و CNC، ابزارشناسی، 
برچسب ها : فرزکاری چدن، گرید های مناسب، چدن خاکستری، چدن کامپکت، چدن گره دار، چدن شکننده آزتمپر، خوردگی ابزار،
لینک های مرتبط :


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
Free counters!
 
 
 
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic