35060 - 031

چدن و انواع آن

چدن و انواع آن
کد خبر: 3846 امتیاز شما:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (اولین نفر باشید که امتیاز می دهید)
Loading...
۰۸:۲۸ ۳۰ اردیبهشت ۹۷


چدن به آلیاژهایی از آهن و كربن كه بین ۲٫۱الی ۶٫۲ درصد كربن داشته باشند، گفته می‌شود. رنگ مقطع شكست این آلیاژ به عنوان شناسه نامگذاری انواع مختلف آن به كار می رود.


ببیش از ۹۵ درصد وزنی چدن را آهن تشكیل میدهد و عناصر آلیاژی اصلی آن كربن و سیلیسیم هستند. به طور معمول بین۲٫۱ تا ۴ درصد كربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم دارد و به عنوان آلیاژی سه گانه شناخته می شود.

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 آلیاژهای ناهمگن منجمد می شوند و همواره ریزساختار 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 آلیاژهای 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.

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 كوره‌های القای الكتریكی تولید می گردد. پس از تكمیل ذوب، مذاب به كوره نگهدارنده یا درقالبهایی از ماسه یا فلز ریخته می شود که بر حسب نوع مصرف، آنها را به صورت اشکال مختلف درمی‌آورند.

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:

۱- چدن سفید (WHITE CAST IRON) :

این نوع میزان کربن کمتر و سرعت سرد کردن بیشتر حاصل می‌شود تا جایی که بخش عمده کربن بصورت فاز نیمه پایدار Fe3C (سمنتیت) رسوب می‌کند تا کربن آزاد آنها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند. مقطع شکسته شدهٔ این نوع چدن‌ها سفید نقره‌ای رنگ است. سمنتیت رسوب کرده از مذاب ذرات بزرگی در فاز یوتکتیک شکل می‌دهد.

۲- چدن چكش خوار (MALIBLE CAST IRON) :

چدن های چکش خوار با دیگر انواع این فلز به واسطه نوع ریخته گری آنها فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. جهت ایجاد گرافیت‌های کروی فشرده و حصول خواص مکانیکی مانند استحکام و چکش خواری، عملیات آنیل کردن انجام می‌گیرد.

۳- چدن خاكستری (GRAY CAST IRONS) :

نوع خاکستری کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود. جالب است بدانید چدن خاکستری ریزساختار گرافیتی خاصی دارد که باعث می‌شود مقطع شکست آن به رنگ خاکستری باشد.

انواع چدن‌های خاکستری از نظر شکل گرافیت

  • چدن‌های خاکستری با گرافیت کلوخه‌ای یا شکوفه‌ای یا چدن‌های مالیبل با چکش‌خوار
  • چدن خاکستری با گرافیت ورقه‌ای یا فلسی یا پولکی
  • چدن خاکستری با گرافیت کروی یا چدن داکتیل یا SG یا چدن نشکن
  • چدن خاکستری چشم گاوی (این نوع چدن ما بین خاکستری و سفید می‌باشد که به علت گرافیتهای نسبتاً بزرگ در بین فاز روشن رنگ فریت به این اسم مشهور است
  • در سیستم آهن کربن ناپایدار نمی‌توان گفت تمام کربن به صورت گرافیت آزاد رسوب می‌کند چون شرایط تبرید و انجماد در نوع چدن حاصل نقش دارد

۴- چدن داكتیل-كروی و نشكن (DUCTILE CAST IRON) :

چدن داکتیل یا چدن نشکن دارای زمینه فریتی، پرلیتی یا هر دو با کروی است. چدن نشکن به هنگام انجماد، کربن آن به صورت گرافیت کروی یا گلوله‌ای تشکیل می‌شود. خواص چدن داکتیل :نقطه ذوب پایین، ریخته‌گری مناسب، ماشینکاری عالی، مقاومت سایشی خوب، شکل‌پذیری مطلوب

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

گرافیت موجود در این نوع چدن به صورت پولك های كلفت دیده می شود كه در درون هر سلول به یكدیگر متصل اند. این ساختار گرافیت و خواص ناشی از آن, حالتی بینابین چدن خاكستری و چدن داكتیل است.چدن با گرافیت فشرده بیشترین قابلیت ریخته گری چدن خاكستری را حفظ می كند, استحكام كششی بیشتری دارد و تا حدودی نیز داكتیل است. با افزودن عنصرهای آلیاژی, یا انجام عملیات گرمایی می توان ساختار زمینه این چدن را تنظیم كرد.

۶- چدن های آلیاژی :

چدن های آلیاژی در مواردی كه مستلزم مقاومت فوق العاده در برابر سایش, گرما, یا خوردگی است, به كار می روند. به علاوه هنگامی كه خواص فیزیكی غیر متعارف, از قبیل انبساط گرمایی اندك,یا خواص غیر مغناطیسی در نظر باشد از این چدن ها استفاده می شود. قطعات ریختگی چدن آلیاژی به وسیله ریخته گری هایی تولید می شوند كه در این زمینه تخصص دارند,زیرا افزودن۳ تا ۳۰ درصد عنصر آلیاژی به چدن مذاب مستلزم در اختیار داشتن تجهیزات ذوب, فنون ریخته گری, و كنترل كیفیت ویژه است.

چدن و انواع آن

انواع چدن‌ها از نظر فاز زمینه

  • زمینه فریتی
  • زمینه فریتی-پرلیتی
  • زمینه پرلیتی
  • زمینه مارتنزیتی
  • زمینه آستنیتی
  • زمینه بینیتی

موارد استفاده :

برای ساخت پل، لوله‌ها، درپوش چاه‌های خیابان، ماشین آلات و بسیاری چیزهای دیگر تا زمان جایگزین شدن فولاد استفاده می‌شد. شکل توسعه یافته اش به عنوان خرپای سقف، شاغول کردن، خطوط گازی و هم چنین پنجره‌های دکوراتیو استفاده می‌شده است.

معایب و مزایا

چدن دارای مزیت‌ها و معایبی در معماری است. در فشرده سازی قوی و در کشش و خمش ضعیف است. برخی از خواص ویژه چدن ها که آنها را از فولاد متمایز می کند عبارتند از نقطه ذوب پایین, قابلیت سیال شدن زیاد, کم بودن میزان انقباض در زمان انجماد و سرد شدن, مقاومت کم در برابر ضربه, انعطاف پذیری کم, قابلیت جذب ارتعاش خوب,مقاومت خوب سایش و عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی.

منبع:ویکی پدیا/دانشنامه آهن۲۰

0
دسته بندی :
برچسب ها : ،

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  • قراضه 343 (%1.39)
  • اسلب 560-656 (%3/43)
  • شمش 385-395 (%1.3)