جستجو در تالارهای گفتگو

در میان آلیاژهای صنعتی، چدنها متنوعترین خواص مکانیکی را با ارزانترین قیمت دارا می باشند. استفاده کامل از دامنه وسیع خواص مزبور مستلزم بررسی دقیق اثرات و نتایج حاصل از اعمال روشهای مختلف عملیات حرارتی بر روی ساختمان و خواص چدنها می باشد. از جمله اهداف عملیات حرارتی چدنها عبارتند از: برطرف کردن تنشهای داخلی بهبود قابلیت ماشینکاری افزایش انعطاف پذیری و تافنس ضربه. افزایش استحکام و مقاومت به سایش. روشهای مختلف عملیات حرارتی چدنها و فولادها، همچنین واژه های استفاده شده در مورد آنها بسیار شبیه به یکدیگر می باشند، اما پنج اختلاف اساسی و مهم بین آنها وجود دارد که عبارتند از: 1- در فولادها، درصد کربن مهمترین پارامتر تعیین کننده درجه حرارت سخت کردن است، درحالی که در چدنها، سیلیسیم عنصر اصلی تعیین کننده محدوده حرارتی فوق می باشد. سیلیسیم محدوده حرارتی بحرانی چدنها را در مقایسه با فولادهای پرکربن افزایش می دهد. از اینرو، به منظور آستنیته شدن کامل درجه حرارت سخت کردن چدنها باید نسبتاً بالا و با توجه به درصد کربن زمینه و درصد سیلیسیم انتخاب شود. 2- چدنها اغلب حاوی مقدار قابل ملاحظه ای منگنز و عناصر آلیاژی دیگر می باشند. در نتیجه از سختی پذیری بالائی برخوردار بوده، بنحوی که اغلب به جای کوئنچ کردن در آب، آنها را در روغن و یا هوا سرد می کنند. 3- قطعات ریختگی اغلب دارای اشکال پیچیده ای بوده که می تواند موجب مشکلات در عملیات حرارتی آنها شود. بر خلاف مقاطع نازک و قسمتهای خارجی که سریع گرم می شوند، مقاطع ضخیم و قسمتهای داخلی براحتی گرم نمی شوند. از اینرو سرعت گرم کردن و زمان نگهداری در درجه حرارت سخت کردن باید بنحوی تنطیم شود که مناسب با شکل پیچیده قطعه باشد. 4- همچنین در ضمن سریع سرد کردن، شکل پیچیده قطعه می تواند منجر به خسارت دیدن آن شود، بدین صورت که تنشهای داخلی زیادی در قطعه به وجود آید و یا اینکه حتی قطعه بشکند. به منظور حذف تنشهای داخلی و احتمال ترک خوردن، بلافاصله پس از کوئنچ کردن باید عملیات حرارتی تمپر کردن بر روی قطعه انجام گیرد. 5- در موقع عملیات حرارتی در کوره های الکتریکی با اتمسفر خنثی نظیر نیتروژن، اکثر قطعات چدنی قادر هستند که اتمسفر محافظ مورد نیاز برای خود را تولید کنند. معهذا در کوره های شعله ای، قطعات چدنی براحتی اکسیده ویا دی کربوره می شوند. قطعات چدنی که شدیداً اکسیده شده باشند می توانند مسئله آفرین باشند، زیرا اکسید تشکیل شده بر روی چدن معمولاً بسیار چسبنده بوده و موجب سایش و خسارت دیدن ابزارهای برش خواهد شد. همانگونه که اشاره شد، سیلیسیم در چدنها، اثر قابل ملاحظه ای بر روی درجه حرارتهای بحراتی دارد، این مطلب برای حالت سرد شدن در شکل زیر نشان داده شده است. در حقیقت سیلیسیم باعث می شود که انجماد، ذوب و نحوه سرد و گرم شدن چدنها از سیستم سه تائی Fe-C-Si پیروی کند. از اینرو استحاله یوتکتوئیدی در چدنها به جای درجه حرارت ثابت، در یک محدوده حرارتی انجام می گیرد. وسعت محدوده حرارتی فوق بستگی به درصد سیلیسیم چدن دارد. در صورتی که منحنیهای شکل زیر به اندازه 33 درجه سانتیگراد (60 درجه فارنهایت) به بالا تغییر مکان داده شوند، منحنیهای مربوط به گرم کردن چدنها به دست می آید. اثر درصد سیلیسیم بر روی محدود حرارتی بحرانی برای چدنهای چکشخوار، خاکستری و نشکن در شرایطی که با سرعتی معادل 5 درجه سانتیگراد (9 درجه فارنهایت) بر ساعت سرد شوند. علاوه بر سیلیسیم عناصر آلیاژی دیگر نظیر منگنز، فسفر، نیکل، مس و... دماهای بحرانی را تغییر می دهند. فسفر و کرم همانند سیلیسیم عمل می کنند، در حالی که نیکل و منگنز باعث کاهش دماهای بحرانی خواهند شد. در این بخش ابتدا اصول کلی و کاربرد روشهای مختلف عملیات حرارتی چدنها مورد بررسی قرار گرفته و سپس عملیات حرارتی انواع چدنها، نظیر چدن خاکستری، چدن نشکن و... مطالعه خواهند شد.