به محتوا برویدچدن
- گروهی از آلیاژهای آهن و کربن است که محتوای کربن آن بیش از 2٪ است.
- سودمندی آن از دمای ذوب نسبتاً کم آن ناشی می شود. مواد تشکیل دهنده آلیاژ در هنگام شکستگی بر روی رنگ آن تأثیر می گذارد
- چدن سفید دارای ناخالصی های کاربیدی است که باعث می شود ترک ها مستقیماً از آن عبور کنند
- چدن خاکستری دارای پوسته های گرافیت است که ترک خوردگی را منحرف کرده
- و ترک های جدید بی شماری را با شکستن مواد ایجاد می کند
- و چدن شکل پذیر کروی است “گره” های گرافیت که جلوی پیشرفت بیشتر ترک را می گیرند.
- کربن (C) از 8/1 تا 4 درصد وزنی و سیلیکون (Si) 1–3 درصد وزنی ، عناصر اصلی آلیاژ چدن هستند.
- آلیاژهای آهن با محتوای کربن کمتر به عنوان فولاد شناخته می شوند.
- چدن به جز چدن های قابل انعطاف ، شکننده است. چدن ها با داشتن نقطه ذوب نسبتاً کم ، سیالیت خوب ،
- قابلیت ریخته گری ، قابلیت تراش عالی ،
- مقاومت در برابر تغییر شکل و مقاومت در برابر سایش ، به یک ماده مهندسی با کاربردهای وسیع تبدیل شده اند
- و در لوله ها ، ماشین آلات و قطعات صنعت خودرو مانند سیلندر مورد استفاده قرار می گیرند.
- سرها ، بلوک های سیلندر و موارد جعبه دنده. این در برابر آسیب ناشی از اکسیداسیون مقاوم است.
اولین آثار چدنی مربوط به قرن 5 قبل از میلاد است
- و توسط باستان شناسان در جیانگسو اکنون در چین کشف شده است
- . از چدن در چین باستان برای جنگ ، کشاورزی و معماری استفاده می شده است.
- در طول قرن پانزدهم ، چدن برای ساخت توپ در بورگوندی ، فرانسه و در انگلیس در زمان اصلاحات مورد استفاده قرار گرفت.
- مقادیر چدن مورد استفاده در توپ به تولید مقیاس وسیع نیاز داشت.
- اولین پل چدنی در دهه 1770 توسط آبراهام داربی سوم ساخته شد
- و به عنوان پل آهنی در شروپشایر انگلیس شناخته می شود. از چدن در ساخت ساختمانها نیز استفاده می شد.
چدن از آهن خوک ساخته می شود
- که محصول ذوب سنگ آهن در کوره بلند است. چدن می تواند مستقیماً از آهن خوک مذاب یا با ذوب مجدد آهن خوک ساخته شود ،
- غالباً همراه با مقادیر قابل توجهی آهن ، فولاد ، سنگ آهک ، کربن (کک)
- و انجام اقدامات مختلف برای از بین بردن آلودگی های نامطلوب. فسفر و گوگرد ممکن است از آهن مذاب بسوزد
- اما این کار باعث سوختن کربن نیز می شود که باید جایگزین شود
- بسته به نوع کاربرد ، محتوای کربن و سیلیکون به میزان مطلوب تنظیم می شود
- که ممکن است به ترتیب از 2-3-3٪ و 1-3٪ باشد.
- در صورت تمایل ، عناصر دیگری قبل از تولید فرم نهایی با ریخته گری ، به مذاب اضافه می شوند
- چدن گاهی در نوع خاصی از کوره بلند که به عنوان گنبد شناخته می شود ذوب می شود
- اما در کاربردهای مدرن ، بیشتر در کوره های القایی الکتریکی یا کوره های قوس الکتریکی ذوب می شود
- پس از اتمام ذوب ، چدن مذاب ریخته در کوره نگهدارنده یا ملاقه
انواع عناصر آلیاژی
- خصوصیات چدن با افزودن عناصر آلیاژی یا آلیاژهای مختلف تغییر می کند.
- در کنار کربن ، سیلیکون مهمترین آلیاژ است زیرا کربن را از محلول خارج می کند.
- درصد کم سیلیسیم باعث می شود که کربن در محلول تشکیل کاربید آهن و تولید چدن سفید باقی بماند.
- درصد بالایی از سیلیکون باعث خارج شدن کربن از محلول و تشکیل گرافیت و تولید چدن خاکستری می شود.
- سایر عوامل آلیاژی ، منگنز ، کروم ، مولیبدن ، تیتانیوم و وانادیوم با سیلیکون مقابله می کند
- باعث احتباس کربن و تشکیل آن کاربیدها می شود. نیکل و مس باعث افزایش مقاومت و قابلیت تراش می شوند
- اما مقدار گرافیت تشکیل شده را تغییر نمی دهند. کربن به شکل گرافیت باعث ایجاد آهن نرمتر می شود
- انقباض را کاهش می دهد ، مقاومت را کاهش می دهد و چگالی را کاهش می دهد.
- گوگرد که در صورت وجود تا حد زیادی یک آلاینده است ، سولفید آهن تشکیل می دهد
- که از تشکیل گرافیت جلوگیری کرده و سختی آن را افزایش می دهد. مشکل گوگرد این است که چدن مذاب را چسبناک می کند
- که باعث نقص می شود. برای مقابله با اثرات گوگرد ، منگنز اضافه می شود زیرا این دو به جای سولفید آهن به سولفید منگنز تبدیل می شوند.
- سولفید منگنز سبک تر از مذاب است ، بنابراین تمایل دارد از مذاب خارج شده و به داخل سرباره وارد شود.
- مقدار منگنز مورد نیاز برای خنثی سازی گوگرد 1.7 × محتوای گوگرد + 0.3 است. اگر بیش از این مقدار منگنز اضافه شود
- در این صورت کاربید منگنز تشکیل می شود که باعث افزایش سختی و سرد شدن می شود
- مگر در آهن خاکستری که تا 1٪ منگنز باعث افزایش قدرت و چگالی می شود.
نیکل یکی از رایج ترین عناصر آلیاژی است
- زیرا ساختار مروارید و گرافیت را تصفیه می کند ، مقاومت را بهبود می بخشد
- و اختلاف سختی بین ضخامت مقاطع را یکسان می کند
- کروم به مقدار کم برای کاهش گرافیت آزاد ، تولید لرز و به دلیل اینکه یک تثبیت کننده کاربید قدرتمند است
- اضافه می شود. نیکل اغلب بهم پیوسته اضافه می شود
- مقدار کمی قلع را می توان به عنوان جایگزین 0.5 درصد کروم اضافه کرد.
- مس به منظور کاهش لرز ، تصفیه گرافیت و افزایش سیالیت ، در ملاقه یا کوره به میزان 0.5-2.5٪ اضافه می شود.
- به منظور افزایش لرز ، مولیبدن به میزان 0.3-1٪ اضافه می شود
انواع عناصر آلیاژی