چدن نشکن یا چدن گرافیت کروی :

نام چدن نشکن بدلیل رسوب گرافیت به شکل کروی درزمینه آن است.عمل کروی شدن گرافیت درچدن نشکن از طریق افزودن مقادیرجزئی منیزیم به عنوان عنصری کروی کننده به مذابی که دارای ترکیب شیمیایی مشابه چدن خاکستری می باشد انجام می گیرد ولی با درصد گوگرد وفسفر کمتری است بدست می آید. منیزیم تنها عنصری نیست که می تواند نقش کروی کننده داشته باشد.و دلیل استفاده از منیزیم به خاطر جنبه اقتصادی آن است.عناصری نظیر کلسیم ، پتاسیم ، لیتیم ،لانتانیم ،و برلیم نیز می توانند ترغیب کننده گرافیت کروی باشند و عناصری نظیرگوگرد،اکسیژن،هیدروژن،ازت،سرب،تیتانیم،آرسنیک بازدارنده گرافیت کروی باشند.

ساختار زمینه چدن نشکن-چدن گرافیت کروی(Ductile cast iron pictures)


می توانند مانع از گرافیت کروی گردند.و ازعناصر بازدارنده گرافیت کروی می توان به گوگرد ،سرب ،تیتانیم،اکسیژن،هیدروژن،ازت و...اشاره کرد.

چدن نشکن بعد از چدن خاکستری بیشترین مقدار مصرف را در میان انواع چدنها داراست.موارد مصرف زیاد این نوع قطعات به علت ریخته گری راحت، قابلیت انعطاف وچکش خواری بالای آنها، مقاومت در مقابل خوردگی،ماشینکاری خوب به همراه مدول الاستیسیته واستحکام بالا می باشد.

<!--[endif]-->

تاریخچه چدن نشکن-چدن گرافیت کروی:

پیدایش چدن نشکن  در جهان در سال 1940 میلادی به انجام رسید وپس از تحقیقات وسیعی که نا سال1950 بروی آن انجام گرفت مصرف چدن گرافیت کروی به عنوان یک آلیاژ صنعتی جالب تا سال1960 به 9 برابر افزایش یافت.وتولید چدن نشکن یا همان چدن گرافیت کروی همواره سیر صعودی زیادی داشته است،و در ایران نیز اولین بار در ساخت لوله آب بکار گرفته شده است.

خصوصیات چدن نشکن- گرافیت کروی:

چدن گرافیت کروی همانند چدن خاکستری قابلیت ماشینکاری عالی داشته اما قابلیت جذب ارتعاش آن کمتر از چدن خاکستری است. واز آنجایی که چدن نشکن دارای وزن مخصوص بیشتری از چدنهای خاکستری است لذا در هنگام انجماد دارای تمایل به انقباض بیشتری بوده و در نتیجه نیاز به تغذیه گذاری بیشتری دارد.بهر حال تولید چدن نشکن از نظر متالورژیکی فرایند حساسی بوده و نیاز به کنترل شدید در انتخاب مواد اولیه مصرفی و روش های ریخته گری دارد.

واگر چه مشخصات مکانیکی چدن نشکن با چدن مالیبل قابل مقایسه است اما چدن گرافیت کروی اولا با محدودیتی از نظر ضخامت قطعات تولیدی روبرو نبوده وثانیا در تولید آنها لزوم انجام عملیات حرارتی وجود ندارد.

تقسیم بندی انواع چدن گرافیت کروی:

1-چدن نشکن نوع فریتی:که گرافیت کروی در زمینه ای کاملا فریتی توزیع شده است.این نوع چدن دارای قابلیت انعطاف بالا،ماشینکاری عالی وتنش تسلیم متوسط می باشد.

2-چدن نشکن نوع پرلیتی:زمینه عموما پرلیتی بوده دارای تنش تسلیم وقابلیت ماشینکاری خوب اما قابلیت انعطاف متوسطمی باشد.

3-نوع علیات حرارتی شده:انواع نرماله ویا کوئنچ وتمپر شده آن دارای استحکام کششی وتنش تسلیم استثنایی تا حدود 1000 نیوتن بر میلیمتر مربع وقابلیت انعطاف مناسب تا حدود 10% ازدیاد طول نسبی کششی بوده و لذا بعنوان قطعات مهندسی دارای موارد مصرف بالا است.

چدن های آلیاژی:

چدنهای آلیاژی به خانواده ای از چدنهای خاکستری،با گرافیت کروی سفید گفته می شود که محتوی مقادیر بالائی عناصر آلیاژی(3 تا 40%)هستند.اگر چه چدنهای آلیاژی دارای خواص فیزیکی ومکانیکی بسیار مهمی هستند معهذا ریخته گری آنها بهمان سهولت چدنهای غیر آلیاژی انجام می گیرد،وتولید در صنایع ریخته گری تخصص    جداگانه ای را به خود اختصاص داده است.

وتقسیم بندی چدن های آلیاژی بر مبنای خواص آنها نظیر استحکام در درجه حرارت بالا،مقاومت در برابر اکسیداسیون،مقاومت در مقابل خوردگی،مقاومت در برابر شرایط ساینده شدید،انبساط حرارتی بسیار کم ویا خاصیت غیر مغناطیسی بودن آنها است.

مکانیزم کروی شدن گرافیت :

مکانیزم کروی شدن گرافیت هنوز از مباحث تحقیقاتی می باشد،ولی مشخص شده است که علت اصلی کروی شدن گرافیت حذف گوگرد واکسیژن از مذاب می باشد.در غیاب عناصر فوق،سینیتیک رشد گرافیت درجهات a وc یکسان است(مشخصه چدن نشکن)،در حالی که در حضور عناصر فوق،رشد گرافیت در  امتداد محور a بیشتر از محور c می باشد(یعنی رشد گرافیت در محورافقی یا محورx بیشتر از محور عمودی یا همان محورz می باشد که مشخصه چدن خاکستری است).

و دو نظریه در مورد نحوه کروی شدن گرافیت مطرح شده است:

1-نظریه حباب ژاپنی ها:

در مورد نظریه حباب باید گفت که با نزدیک شدن به درجه حرارت انجماد مذاب وکاهش حدحلالیت حبابهای گازیco ازحلالیت خارج شده در مذاب شروع به تشکیل شدن می نمایند،ولی به دلیل وجود عناصر کروی کننده من جمله منیزیم وکنترل مقدارواندازه حباب های گازی از طریق کم نمودن میزان اکسیژن موجود در مذاب از متلاشی شدن آن ها جلوگیری می نمایند وسبب می شوند تا حبابهای گازی co مکانهای مناسبی برای رسوب گرافیت ها باشند تا رشد گرافیت ها بر روی سطوح حباب ها تا پر شدن کامل گرافیت ادامه یابد و نهایتا کروی شدن گرافیت به طورکامل انجام شود و در انتها حباب تشکلیل شده نیزمی ترکد.

2-نظریه رشد دندریتی(شاخه ای)گرافیت:

طبق نظریه رشد شاخه ای اعتقاد بر این است پس از تشکیل جوانه کریستال های گرافیت به صورت کاملاً دندریتی و شاخه ای رشد می کنند . یعنی از هر یک از جوانه های گرافیت چندین شاخه جدا می شود و این عمل تکرار می یابد .رشد این گرافیت ها مشابه رشد گرافیت ورقه ای می باشد ،منتها در مورد گرافیت ورقه ای تشکیل شاخه ها کمتر ، ولی در مورد گرافیت کروی به دلیل وجود عناصر کروی کننده تشکیل شاخه ها بیشتر است.

عوامل موثر در کروی شدن گرافیت :

اصولا ًبه منظور دستیابی به گرافیت کروی علاوه بر شارژ صحیح مذاب و درجه حرارت فوق گداز مناسب، ترکیب ذوب نیز از نظر میزان عناصر جوانه زا وعناصر کروی کننده (منیزیم باقی مانده در مذاب) در کروی شدن گرافیت ها موثر هستندو باید کنترل شوند ودر صورت عدم رعایت شرایط ذکر شده دربالا گرافیت کروی نا منظم با اشکال مختلفی در ساختار میکروسکپی چدن نشکن به وجود می آیند که ناشی از دلالیل زیر هستند:

1- کم بودن جوانه ها و طولانی بودن زمان نگه داری مذاب چدن نشکن پس از جوانه زنی

2- کمبود میزان منیزیم باقی مانده در مذاب چدن نشکن

3- به کارگیری مواد شارژ ناخالص

روش تولید چدن نشکن زمینه فریتی:

برای تولید چدن گرافیت کروی زمینه فریتی،معمولا از عملیات حرارتی کمک گرفته می شودفبه این صورت که ابتدا چدن نشکن با زمینه پرلیتی ریخته گری می شودوسپس به کمک عملیات حرارتی آنیلینگ،پرلیت را به فریت وگرافیت تجزیه می کنند،وگرافیت حاصل بر روی گرافیت کروی موجود رسوب می کند.

همچنین تحت شرایطی،زمینه فریتی را می توان مستقیما از ریخته گری بدست آورد.

نحوه تشکیل چدن نشکن چشم گاوی:

در شرلیطی که  ساختمان زمینه چدن نشکن مخلوطی از فریت وپرلیت باشد دانه های فریت اغلب به صورت هاله ای در اطراف کره های گرافیت تشکلیل می شوند که علت این امر بر می گردد به این نکته که کربن (محلول در آستنیت) اطراف گرافیت کروی به دلیل سرعت سرد شدن آهسته در به راحتی می تواند به سمت گرافیت ها دیفوزیون کرده وبر روی انها رسوب کند در نتیجه زمینه اطراف گرافیت کم کربن شده و به شکل هاله ای اطراف آن دیده می شود.واین ساختمان به ساختمان چشم گاوی موسوم است.

در شکل زیر ساختار چدن نشکن چشم گاوی قابل مشاهده است:

چدن چشم گاوی(گرافیت کروی)-ductile cast iron pictures

 چشم گاوی با زمینه پرلیتی-ductile cast iron pictures


نوشته شده در تاريخ ۱۳۸۸/٥/۱٥ توسط رضا علیزاده-سید محمد درودی
.: Weblog Themes By Blog Skin :.

اسلایدر