چدن آلیاژی: نمرات، خواص و کاربردها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

آهن آلیاژی ماده ای است که از ذوب در کوره بلند تولید می شود. می تواند حاوی مقادیر مختلفی کربن باشد. بسته به محتوای کمی این ماده، دو نوع چدن متمایز می شود. اولی تبدیل یا سفید نام دارد و دومی خاکستری یا ریخته گری است.

شرح انواع چدن

نوع اول چدن است. این نام ماده ای است که کربن در آن به شکل ماده ای مانند سمنتیت ارائه می شود. در یک شکست، رنگ سفید دارد، از این رو نام آن است. چنین چدنی با سختی و شکنندگی بالا مشخص می شود. ماشین کاری بسیار سخت است. در عین حال، حدود 80 درصد از کل آهن خام ذوب شده سفید است. هدف اصلی این نوع مواد ذوب مجدد بیشتر به فولاد است.

چدن آلیاژی خاکستری فلزی است که کربن به شکل گرافیت داکتیل در آن وجود دارد. در یک استراحت، رنگ آن خاکستری است که نام آن را نیز مشخص کرد. شکنندگی و سختی چنین چدنی کمتر از چدن سفید است، اما ماشین کاری آن بسیار بهتر است.

خواص چدن آلیاژی از این نوع به شرح زیر است:

• اول از همه، در برابر بارهای فشاری به خوبی مقاومت می کند.
• ثانیاً این فلز به عیوب سطحی حساس نیست و همچنین مقاومت خوبی در برابر شکست خستگی دارد.

با این حال، چدن آلیاژی ریخته گری دارای استحکام ضربه نسبتاً ضعیف و همچنین شکل پذیری پایینی است. با توجه به این دو اشکال، استفاده از چنین موادی برای اهداف ساختاری بسیار دشوار است.

توضیحات کلی در مورد گریدهای چدن خاکستری

امروزه چنین گریدهایی از چدن خاکستری آلیاژی وجود دارد: SCH 10، SCH 15، SCH 18، SCH 20 و چندین نوع دیگر. حروف SC در علامت گذاری نشان می دهد که چدن خاکستری است و دو رقم بعدی نشان دهنده حداکثر باری است که فلز در هنگام کشش می تواند تحمل کند. استحکام کششی در این حالت با MPa اندازه گیری می شود.

انواع چدن خاکستری

آهن آلیاژی ریخته گری انواع مختلفی دارد. یکی از آنها آهن شکل پذیر بود. این نام مشروط به ماده داده شد که با این واقعیت که نرم تر و چسبناک تر از خاکستری است متمایز می شود. آن را از چدن سفید تهیه کنید. برای این کار از روش آنیلینگ استفاده کنید که مدت زیادی طول می کشد. علامت گذاری ها در اینجا تقریباً یکسان هستند، به عنوان مثال KCh 30-6، KCh 33-8، KCh 37-12. حروف نشان می دهد که این چدن چکش خوار است و دو عدد بعدی استحکام کششی را مشخص می کند. اما در مورد یک یا دو رقم آخر، آنها حداکثر طول نسبی را مشخص می کنند کهبه صورت درصد اندازه گیری شد.

نوع دیگری از آهن آلیاژی ریخته گری اصلاح شده است. برای به دست آوردن آن، باید عناصر خاصی را به خاکستری اضافه کنید. چنین اصلاح کننده هایی قبل از ریختن ماده اضافه می شوند. آلومینیوم، سیلیکون، کلسیم و غیره را می توان به عنوان افزودنی استفاده کرد. این افزودنی ها تعداد مراکز تبلور را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. به عبارت دیگر، آنها به کاهش قابل توجه گرافیت کمک می کنند.

به لطف این افزودنی ها، چدن آلیاژی ویژه با ویژگی های استحکام بالاتر، شکنندگی کمتر و افزایش مقاومت در برابر ترک مشخص می شود. شایان ذکر است که بهترین گریدهای این آلیاژ از چنین ماده اصلاح شده ای به دست می آید.

انواع آلیاژ

چدن آلیاژی به چه معناست؟ آلیاژسازی عملیاتی برای وارد کردن ناخالصی های مختلف به ترکیب یک ماده است که می تواند ویژگی های آن را بهبود بخشد. برای چدن، تیتانیوم، کروم، وانادیم و دیگران به چنین افزودنی هایی تبدیل شده اند. معرفی عناصر آلیاژی به ترکیب می تواند ویژگی هایی مانند استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و بسیاری موارد دیگر را افزایش دهد.

امروزه بسته به میزان عناصر آلیاژی در چدن، سه نوع قابل تشخیص است:

1. اگر مواد افزودنی تا 2.5 درصد از جرم کل موجود باشد، آنگاه چدن کم آلیاژ است.
2. مواد با آلیاژ متوسط موادی هستند که محتوای مواد آنها در محدوده ای از2.5 تا 10%.
3. آخرین نوع بسیار آلیاژی است، اگر محتوای اصلاح‌کننده‌ها در کل بیشتر از 10% باشد.

مواد برای آلیاژسازی، علامت گذاری

بر اساس GOST، چدن آلیاژی باید حاوی مقدار معینی از مواد برای استفاده در یک منطقه خاص باشد. علاوه بر این، برچسب گذاری نیز استاندارد است. به عنوان مثال، ChN15D7Kh یک آلیاژ با مقاومت بالا حاوی 15٪ نیکل، 7٪ مس و تقریبا 1٪ کروم است. همانطور که می بینید، در علامت گذاری، عناصر آلیاژی با یک حرف مشخص می شوند و به دنبال آن یک عدد نشان دهنده محتوای کمی ماده افزودنی است. با این حال، ممکن است مانند پس از کروم، این شکل وجود نداشته باشد. این بدان معنی است که محتوای ماده در ترکیب حدود 1٪ است.

در مورد ساخت چنین چدنی، کاملاً ارزان است. در عین حال، محصول نهایی دارای خواص عملکرد به اندازه کافی بالا است. به لطف این دو عامل، دامنه مطالب توصیف شده به طور مداوم در حال افزایش است.

انواع آلیاژ

طبیعی است که افزودن هر ماده ای به ترکیب، ویژگی خاصی را افزایش می دهد. بنابراین، چندین کلاس از مواد آلیاژی متمایز می شوند.

بنابراین، چدن می تواند در برابر سایش مقاوم باشد. ویژگی مواد متعلق به این گروه این است که مقاومت آن در برابر سایش افزایش یافته است که در هنگام اصطکاک سطحی رخ می دهد. این دسته شامل چدن ضد اصطکاک و اصطکاکی می باشد. اولین مورد از اینها بسیار پایین استضریب اصطکاک. به همین دلیل کاربرد اصلی چدن آلیاژی از نوع نامبرده تولید قطعاتی مانند بلبرینگ ساده، بوشینگ برای آنها و سایر قطعات با نیاز مشابه می باشد.

مواد اصطکاکی، برعکس، با ضریب اصطکاک نسبتاً بالایی مشخص می شود، و بنابراین اغلب در تولید دستگاه های ترمز برای انواع مکانیسم ها، تجهیزات و غیره استفاده می شود.

چدن ضد زنگ

بسیاری از مردم می دانند که فلزی به نام فولاد ضد زنگ وجود دارد. در واقع این تعریف چندان دقیقی نیست. فقط چنین آلیاژهایی از این نظر تفاوت دارند که مقاومت آنها در برابر خوردگی بسیار بالا است. چدن نامبرده بیشترین استفاده را در کشتی سازی داشت. اگر بیش از 12 درصد کروم به عنوان عنصر آلیاژی به ترکیب آهن اضافه شود و محتوای کربن تا حد امکان کاهش یابد، در نتیجه چنین آلیاژی به دست می آید.

ChNHT، ChN1KhMD، ChN15D7Kh2 رایج ترین مارک های آن شدند. تفاوت آنها در این است که مقاومت در برابر خوردگی بالا را حتی در محیط های تهاجمی حفظ می کنند، مقاومت خوبی در برابر کاویتاسیون و سایش در محیط آب بخار دارند.

یک گروه کوچک اما هنوز کاملاً محبوب، چدن مقاوم در برابر حرارت است. مزیت اصلی این ماده این است که اکسید شدن نسبتاً دشوار است و همچنین کیفیت خود را در دماهای بالا به خوبی حفظ می کند.

معرفی مس

در حال حاضرزمان، بیشتر و بیشتر شروع به استفاده از چدن با افزودن مس می کنند. ورود این افزودنی به آلیاژ به طور قابل توجهی کیفیت ریخته گری آن را بهبود می بخشد. بهتر از همه، این بر روان بودن مواد تأثیر می گذارد. علاوه بر این، تمایل به ترک خوردگی و تخلخل انقباض بسیار کاهش می یابد.

ترکیب 0.5٪ مس (مس) باعث می شود چدن به اندازه کافی مناسب باشد تا به قطعاتی با ضخامت دیواره بین 10 تا 25 میلی متر ریخته شود. اگر لازم است ضخامت دیواره عناصر آینده افزایش یابد، باید مقدار کمی مس و همچنین کمپلکس های آن افزایش یابد. در اینجا شایان ذکر است که اگر عناصری مانند آنتیموان یا بیسموت به آلیاژ وارد شوند، می توان اثر افزودن مس را افزایش داد.

اگر معادل کربن افزایش یابد، تأثیر مس بر تبلور گرافیت کاهش می یابد. آلیاژ چدن با مس نیز می تواند از سفید شدن لایه های سطحی جلوگیری کند و همچنین سختی را به سمت وسط بسیار افزایش دهد. این امر هنگام ذوب آستر سیلندر، سر بلوک چدنی و سایر موارد کاملاً قابل توجه است.

چدن آلیاژی پیچیده

برای ذوب موفقیت آمیز چدنی که می توان از آن برای ریخته گری آستر سیلندر استفاده کرد، نه تنها از انواع فروآلیاژها، بلکه از کوره القایی نیز استفاده می شود. برای انجام ریخته گری این گونه قطعات از برندهای IChKhN4، ChN1KhMD و ChNMSh و چندین نوع دیگر استفاده می شود. ویژگی متمایز آنها این است که تمام قطعات در قالبی با دیواره نازک یا حجیم ذوب می شوند.

سوزنساختار و مواد با استحکام بالا

نوع کوچکی از چدن خاکستری که متعلق به گروه مقاوم در برابر سایش است، ماده ای با ساختار سوزنی شکل است. درجه دوپینگ در چنین ماده ای بسیار کم است. محتوای سیلیکون و کربن در آن نیز بسیار کم است. در این حالت، مقدار موادی مانند مس، مولیبدن، نیکل و برخی اصلاح‌کننده‌های دیگر بسته به ضخامت دیواره مورد نیاز و همچنین بسته به روش ریخته‌گری که باید استفاده شود، افزایش می‌یابد.

نوع دیگر یک ماده با استحکام بالا است. این یک نوع کوچک از چدن خاکستری است که با محتوای گرافیت گره دار متمایز می شود. برای به دست آوردن چنین ساختاری لازم است منیزیم، سریم و بیسموت به آلیاژ وارد شود. افزودن این سه عنصر آلیاژی، گرافیت شکل پذیر مواد ریخته گری را به گرافیت کروی تبدیل می کند. این نوع از این جهت متفاوت است که کیفیت مکانیکی آن بسیار بالاتر از سایر انواع چدن است. تا به امروز تقریباً 10 گرید مختلف از آلیاژ این دسته در حال تولید است. چنین موادی را می توان به جای نوع چکش خوار در کشتی سازی به خوبی مورد استفاده قرار داد. و رایج ترین نوع آهن شکل پذیر منیزیم است (با مقدار زیادی منیزیم در ترکیب).