جستجو در تالارهای گفتگو

لینک دانلود تصاویر متالوگرافی از انواع انجماد چدن : 1-کاربید آزاد جهت دار در چدن سفید با انجماد جهت دار 2-چدن تحت تبریدی دارای دندریت جهت دار 3-چدن تحت تبریدی با رشد مستقل 4-چدن سفید لدبوریتی با ساختار پوست پلنگی 5-چدن سفید پایدار شده با عناصر آلیاژی 6-گرافیت تیپ A در انجماد تعادلی چدن 7-پرلیت لایه ای در زمینه چدن با انجماد تعادلی منبع: دفتر تحقیقات گروه متالورژی دانشگاه آزاد کرج

چدن سفید در چدن سفید کربن به شکل سمنتیت وجود دارد که وجود سمنتیت باعث افزایش سختی و استحکام در چدن و کاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذیری چدن می شود. تهیه انواع چدن سفید 1 - افزایش سرعت سرد کردن ( سفید تبریدی ): که این روش برای قطعات کوچک با مدول حجمی کم استفاده می شود که با افزایش سرعت سرد کردن می توان به چدن سفید دست یافت. 2 - با استفاده از عناصر آلیاژی کاربید زا: این روش برای قطعات بزرگ با مدول حجمی زیاد استفاده می شود .عناصر کاربید زا برای چدن سفید آلیاژی عموما بیسموت و بر می باشد که در بعضی از موارد نیز می توان از گوگرد برای سفید کردن چدن استفاده کرد اما به دلیل آن که گوگرد باعث تشکیل فاز فسفید آهن می شود در صنعت از این عنصر کمتر استفاده می شود . اما می توان آن را در داخل قالب های ماسه ای در هنگام مذاب ریزی به مذاب اضافه کرد . در شکل زیر ساختار زمینه چدن سفید هیپر یوتکتیک نشان داده شده است: چدن های سفید کرم دار این چدن ها در واقع به سه دسته تقسیم می شوند: الف :اگر کرم کمتر از 3 درصد باشد : در این شرایط کاربید کمپلکس M3C تشکیل می شود که این کاربید. دارای سختی بالاتری نسبت به کاربید آهن می باشد اما مشابه کاربید آهن به صورت ممتد و پیوسته رسوب می کند و لذا مقاومت به سایش چدن سفید را افزایش داده اما تاثیری در مقاومت به ضربه ندارد ب: اگر کرم بین 7 تا 10 درصد باشد : در این شرایط کاربید تشکیل شده M7C3 می باشد که این کاربید دارای سختی به مراتب بالاتر از M3C می باشد همچنین به شکل غیر پیوسته و بلوکه ای در داخلی دانه ها رسوب می کند و لذا در حین افزایش مقاومت به سایش مقاومت به ضربه چدن سفید را نیز افزایش می دهد. ج: اگر کرم بین 3 تا 7 درصد باشد .: دراین شرایط مخلوط دو کاربید M3C و M7C3 را داریم این نوع چدن سفید کرم دار دارای خواصی در حد فاصل چدن های سفید کرم دار نوع الف و ب می باشد. سختی انواع زمینه در چدن سفید (مقیاس سختی سنجی: ویکرز) پرلیت 340-425 آستنیت 350-400 مارتنزیت پرکربن 770 -800 سمنتیت 840-1100 کاربید M3C 1060 -1240 کاربید M7C 1500-1800 فریت 150 -175 کاربید تنگستن 2400 کاربید وانادیم 2800 نکته: این چدن ها در مواردی استفاده می شوند که مقاومت به سایش بالا همراه با مقاومت به ضربه بالا نیاز باشد . بررسی نشان می دهد که با اضافه کردن کرم به مذاب چدن سفید فاز Fe3C نا پایدار شده و فاز M3C-M7C3 را تشکیل می دهد که با فاز آهن کرم معروف می باشد. عوامل موثر بر خواص مکانیکی چدن سفید 1- نوع کاربید : با توجه به نمودار ذکر شده هر چه از کاربید مستحکم تری استفاده کنیم مقاومت به سایش بهتری نیز خواهیم داشت. 2- شکل کاربید : هر چه شکل کاربید به صورت غیر پیوسته و بلوکه ای تر باشد مقاومت به ضربه بیشتری داریم. 3- اندازه کاربید : هر چه کاربید ها ریزتر و دارای توزیع یکنواخت تری باشند تاثیر آن ها در افزایش خواص مکانیکی بهتر است . 4- ساختار زمینه : هر چه ساختار زمینه پهن تر باشد دارای سختی بیشتری نیز می باشد . نکته : معمولا چدن سفید در صنعت مستقیما قابل استفاده نیست و برای بهبود خواص مکانیکی نیاز به عملیات حرارتی تکمیلی دارد . نکته : یکی از محصولات چدن سفید که از انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید به دست می آید چدن مالی بل می باشد که چدن مالی بل نسبت به چدن سفید قابلیت ضربه پذیری و چکش خواری بهتری دارد و در عین حال دارای مقاومت به سایش بهتری است همچنین باید در نظر داشت که ترکیب شیمیایی چدن مالیبل مشابه ترکیب شیمیایی چدن سفید است. منبع

روش تهیه چدن مالیبل (چدن چکش خوار) چدنهای مالیبل چدنهایی هستند که دارای قابلیت چکش خواری ،خم شوندگی و استحکامی در حدود فولادهای ساده کربنی هستند،از طریق انجام عملیات حرارتی روی چدن سفید تهیه می شوند. به این صورت که چدن سفید تا درجه حرارت 900 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود تا کاربید آهن به کربن و آهن تجزیه شده وذرات گرافیت بصورت شبه کروی بدور یکدیگر تجمع می کنند. تبدیل کاربید اهن به گرافیت شبه کروی دلیل اصلی تغییر چدن سفید به چدنی چکش خوار با خواص مکانیکی اصلاح شده است و در نهایت چدن سفید که سخت وشکننده است چدنی چکش خوار با سختی پایین تر وقابلیت ماشین کاری خوب بدست می آید. چدن مالیبل در ایران اولین بار در سال 1346 جهت ساخت اتصالات آب وگاز مورد استفاده قرار گرفت. شکل زیر ساختار میکروسکوپی چدن مالیبل با زمینه پرلیتی را نشان می دهد. کاربرد چدن مالیبل – چدن چکش خوار چقرمگی مناسب(داشتن استحکام به همراه قابلیت انعطاف بالا)در این نوع چدنها باعث موارد مصرف زیادی برای انها شده که از جمله ساخت قطعاتی نظیر اکسل ،قید ها،پوسته دیفرانسیل،زیر فنری کامیون ها،ابزار های دستی،اتصالات آب وگاز و... شده است. مزیت چدن مالیبل چدن مالیبل دارای استحکام و قابلیت انعطاف بیشتری از چدنهای خاکستری است. محدودیت چدن مالیبل یا چدن چکش خوار محدودیت عمده چدن مالیبل در مقایسه با چدن خاکستری و چدن گرافیت کروی طولانی بودن سیکل عملیات حرارتی ونیاز به تغذیه گذاری بیشتر نسبت به چدن سیفید است. ازآنجایی که برای تولید چدنهای مالیبل ابتدا باید چدن سفید تولید گردد و چدن سفید هنگامی بدست می آید که سرعت انجماد مذاب سریع باشد لذا قطعات تولیدی از نظر ضخامت با محدودیت روبروهستند.به بیان دیگر هر قدر ضخامت بیشتر شود سرعت سرد شدن مذاب کمتر بوده ولذا تولید چدن سفید با مشکل بیشتری روبرو است. ساختار چدن مالیبل-چدن چکش خوار در انواع چدنهای مالیبل ،قسمت اعظم کربن بصورت گرافیت های شبه کروی در زمینه فریتی، پرلیتی و یا مارتنزیتی توزیع شده اند.

مقدمه چدنهای آلیاژی به خانواده‌ای از چدنهای خاکستری، با گرافیت کروی و سفید گفته می‌شود که محتوی مقادیر بالائی از عناصر آلیاژی (3 تا 40%) هستند. اگر چه این خانواده از چدنها دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار مهمی هستند. معهذا ریخته‌گری آنها به همان سهولت چدنهای غیر آلیاژی انجام می‌گیرد. تولید این نوع چدن‌ها در صنایع چدن‌ریزی تخصص جداگانه‌ای را به خود اختصاص داده و اکثر واحدهای ریخته‌گری این نوع چدنها ، تنها فعالیت خود را محدود به چند نوع از انواع آنها محدود نموده اند. تقسیم‌بندی این نوع چدنها بر مبنای خواص آنها نظیر استحکام در درجات حرارتی بالا، مقاومت در مقابل اکسیداسیون (اکسایش)، مقاومت در مقابل سرما ، مقاومت در شرایط سایند شدید، انبساط حرارتی بسیار یا خاصیت غیر مغناطیسی بودن آنها قرار دارد. گسترش روزافزون صنایع شیمیایی – پتروشیمی ها و آزمایشگاه‌های مدرن شیمی و صنایع مربوطه که با محیط‌ها یا مواد خورنده سر و کار دارند، نیاز به این نوع چدنها، یعنی چدن‌های مقاوم به خوردگی در محیط‌های اسیدی، بازی و ... بیشتر احساس می‌شود که لازم است به آنها اهمیت و توجه بیشتری شود. به همین دلیل ابتدا ما در این قسمت قصد بر این داریم که خوردگی چدنهای غیر آلیاژی در محیط‌های مختلف و علت اینکه به چدنهای آلیاژی مقاوم به خوردگی احتیاج می‌شود را مورد بررسی قرار داده و سپس به انواع چدن‌های آلیاژی مقاوم به خوردگی اشاره مختصری کرده و بعداً در ادامه در مورد کلیات تولید آلیاژ مورد نظرمان در تحقیق و آزمایش (چدنهای پرسیلیسم)، مواد اولیه مورد نیاز برای تولید آن، تجهیزات ذوب و قالبگیری، نحوه آزمایش، مراحل عملیات و نتایج آن توضیحات مفصل‌تری داده خواهد شد. خوردگی چدنهای خاکستری غیر آلیاژی مقاومت خوردگی خاصیت ویژه‌ای برای یک ماده محسوب نمی‌شود. ارزیابی این مشخصه به وضعیت قرار گرفتن ماده در معرض خوردگی و به کیفیت لازم برای کاربرد بستگی دارد. مقاومت خوردگی چدنها اصولاً به ترکیب شیمیایی و نحوه پخش عناصر داخل ساختار میکروسکوپی آن بستگی دارد. طبق تعریف همه چدنها غیر متقارن بوده و بدین ترتیب لااقل دو مورد از اجزا مختلف در ساختارشان دارند. تیپ‌های مختلف چدنها به وسیله شکل و نحوه پخش گرافیک در ساختار و تیپ زمینه‌ میکروسکوپی از هم متمایز می‌شوند. چگونه چدنها خورده می‌شوند؟ خوردگی چدنها با خوردگی فولادها تفاوت دارد زیرا چدنها شامل مقادیر محسوس کربن و سیلیم می‌باشند. مقدار زیادی از کربن به صورت گرافیت درمی‌آید که به طور کلی نامحلول بوده و در بیشتر محیطهای خورنده خنثی است. گرافیت موجود در چدن، در برابر حمله خوردگی بیشتر محیطهای خورنده بی‌اثر است، حمله خوردگی به طور اصلی روی زمینه ساختار فلز می‌باشد. اگر گرافیت روی سطح در جای خود بماند باعث تشکیل پوسته محافظ به رنگ سیاه یا خاکستری به نظر می‌رسد. این پوسته محافظ گرافیتی می‌تواند عاملی برای سرعت دادن یا کاهش سرعت خوردگی در فلز باشد. در یک محیط خورند با ph کم، گرافیت در برابر آهن به شدت کاتدیک است و شاید به طور الکترولیتی موجب تسریع حمله خوردگی روی فلز شود. اما اگر محصولات خوردگی در روی فلز نگاه داشته شوند، می‌توانند مانند یک سد مکانیکی موجب افزایش مقاومت الکتریکی شده و حمله ثانوی خوردگی را جلوگیری کنند.

آهن و آلیاژهای آهنی آهن به عنوان یک عنصر خالص، فلزی مناسب برای استفاده های صنعتی به شمار نمی رود. برای تولید فولاد و چدن مقدار کمی عنصر کربن و عناصر فلزی دیگر به آهن خالص اضافه می شود. فرق اساسی بین فولاد و چدن در میزان کربن موجود در آنها است. کربن موجود در فولاد بین صفر تا 2 درصد و کربن موجود در چدن از 2 تا 6.67 درصد است. دیگر عناصر آلیاژی مانند منگنز و کروم به فولاد خصوصیات دیگری مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برار خوردگی و ... را می دهد. فولاد فلز شناخته شده ای برای مردم است و مصارف زیادی در صنعت دارد. خصوصیات آهن و آلیاژهای آن در در جداول زیر نشان داده شده است.