معرفی انواع چدنها

[ghasem motamedi]

چدن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%86%D8%AF%D9%86) (cast iron) ، آلیاژی از آهن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86)- کربن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 0.1 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 0.1 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.
طبفه‌بندی چدن‌ها

چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چدن های معمولی (عمومی)

این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%81%DB%8C%D8%A A) به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
· چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود.
· چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%D9%86%D8%AC%D9%85%D8%A7%D8%A F) را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.
· چدن های گرافیت کروی یا نشکن: این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D9%86%DA%AF%D9%86%D8%B2)0.3% ، گوگرد (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%AF%D9%88%DA%AF%D8%B1%D8%AF) 0.01% ، فسفر (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B3%D9%81%D8%B1) 0.01% و منیزیم (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D9%86%DB%8C%D8%B2%DB%8C%D9%8 5) 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B3%D8%B1%DB%8C%D9%85) استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%DA%A9%D8%B3%DB%8C%DA%98%D9%8 6) شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B4%DB%8C%D9%85%DB%8C+%DA%A9%D8% A7%D8%BA%D8%B0) ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.
· چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل: این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است.
ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.
چدن های سفید و آلیاژی مخصوص

کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.
· چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:
o چدن سفید پرلیتی: ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.
o چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت): نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%86%DB%8C%DA%A9%D9%84) هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.
o چدن سفید پرکرم: چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%DA%A9%D8%B3%DB%8C%D8%AF%D8%A 7%D8%B3%DB%8C%D9%88%D9%86-%D8%A7%D8%AD%DB%8C%D8%A7) در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولاد (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF)ها ی ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:
1. چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
2. چدنهای فریتی با 34-30% Cr
3. چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.
طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

[ghasem motamedi]

چدن داکتیل در زیر معرفی شده است:

[ghasem motamedi]

چدن
چدن (Cast iron)، آلیاژی از آهن- کربن- سیلیسیم (Fe-C-Si) است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 1/0 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 1/0 درصد) بوده و به صورت حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود
دید کلی

با وجود کاهش قابل توجه در تولید چدن‌ها در طول دهه گذشته، چدن‌ها به عنوان مهمترین آلیاژهای ریختگی مورد توجه بوده‌اند. محبوبیت ریشه ای چدن‌ها در ریخته گری اشکال پیچیده با هزینه‌های پایین تولید، قیمت تمام شده نسبتا پایین و محدوده وسیع خصوصیاتی که قابل دسترسی توسط کنترل دقیق ترکیب و سرعت خنک کردن بدون تغییرات بنیانی و اساسی در روش‌های تولید، است.
چدن خام

آهن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86)، اغلب از کانه های اکسید یا کربنات که گوگرد (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%AF%D9%88%DA%AF%D8%B1%D8%AF)، آرسنیک (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A2%D8%B1%D8%B3%D9%86%DB%8C%DA%A 9) و غیره از آنها زدوده شده باشد با برشته کردن در هوا، و کاهش با کربن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) تهیه می‌شود. کانه آهن با کک و کربنات کلسیم (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86%D8%A7%D8%A A+%DA%A9%D9%84%D8%B3%DB%8C%D9%85) آمیخته شده و در یک کوره بلند که دمای بیشینه آن 1300 درجه سانتیگراد است. گرم می‌شود ناخالصیهای عمده اسیدی به کمک سرباره (کلسیم سیلیکات، آلومینات و غیره) خنثی می‌شود و توده فلزات مذاب به صورت چدن خام به بیرون جریان می‌یابد چدن خام شامل 2 الی 4 درصد کربن و اندکی گوگرد، فسفر و سیلسیم است. چدن مذاب را به صورت خام یا پس از افزودن فلزهای آلیاژ دهنده، برای بهبود خواص چدن، در قالبهایی از ماسه یا فلز و بر حسب نوع مصرف، آنها را به صورت اشکال مختلف در می‌آورند.
آلیاژهای چدن

فلزهای آلیاژ دهنده برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شوند. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند و حتی ممکن است در مواردی نیز، مثلا ساخت میل لنگ، جانشین فولاد (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF) شوند. در هر حال، با دارا بودن مزایایی از قبیل از قیمت تمام شده تولید پایین توام با قابلیت ریخته گری، استحکام، قابلیت ماشین کاری، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاوم در برابر خوردگی، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در این آلیاژ آن را از سایر آلیاژهای ریختگی آهنی متمایز ساخته است.
انواع ساختارهای زمینه چدن

اساس خواص مکانیکی چدن به زمینه آن بستگی دارد. به همین دلیل است چدن ها را با عبارت ساختار زمینه آنها برای مثال انواع پرلیتی یا فریتی توصیف می‌کنند. مهمترین ساختار زمینه چدن عبارتند از:
فریت

فریت محلول جامد Fe-C است که به طور قابل ملاحظه‌ای Si و مقادیر کمتری Ni ,Cu ,Mn در آن حل شده‌اند. فریت نسبتا نرم، چکش خوار، استحکام کم، مقاومت به سایش ضعیف، شکست خوب، ضریب هدایت گرمایی نسبتا خوب و قابلیت ماشینکاری خوبی است. یک زمینه فریتی را می‌توان به طور ریختگی تولید کرد اما اغلب با عملیات حرارتی باز پخت (تابکاری) می‌توان به آن دست یافت.
پرلیت

مخلوطی از فریت و سمانتیت Fe₃C است که توسط واکنش یوتکتیک از استینیت تشکیل شده و نام پرلیت از ظاهر صدف گونه‌اش مشتق شده است. پرلیت نسبتا سخت و از چقرمگی کمتری برخوردار بوده و ضریب هدایت گرمایی کم و در ضمن از ماشینکاری خوبی برخوردار است. وقتی فاصله بین دانه‌های پرلیت در زمینه کم می‌شود خواص مکانیکی افزایش می‌یابد مقدار کربن پرلیت در فولادهای غیر آلیاژی 0.8 % است در حالی که در چدنها بسته به ترکیب چدن و سرعت خنک شدن متغیر بوده و حتی می تواند کمتر از 0.5% در چدن های پرسیلسیم باشد.
فریت- پرلیت

ساختار مخلوطی است که غالبا برای رسیدن به خصوصیاتی بینابینی از آنچه که در فوق شرح داده شده به کار گرفته می‌شود.
بینیت

این ساختار می‌تواند به صورت ریختگی با افزودن عناصر آلیاژی Mo و Ni به مقادیر معین تولید شد. در ضمن جهت اطمینان بیشتر می‌توان توسط عملیات حرارتی آستمپر نیز به این ساختار رسید. این آلیاژ، با توجه به صرفه اقتصادی اخیرا توانسته‌اند نقش موثری بویژه در مهندسی خودرو، قطعات دنده ها، قطعات انتقال نیرو داشته باشند. مزایای چدن های گرافیت کروی آسمتپر عبارتند از: استحکام کششی بالا توام با چقرمگی، انعطاف پذیری و استحکام خوب، مقاومت به سایش و خراش، ظرفیت بالای جذب صدا و کارکرد، خواص ریخته کری خوب، فرم پذیری نزدیک به شکل نهایی حتی در شکل های خیلی پیچیده، قابلیت ماشینکاری خوب در حالت ریخته و حدود 10% صرفه جویی در وزن در مقایسه با فولاد.
آستنیت

برای پایدار نگاه داشتن این فاز در طول عمل خنک شدن یک عنصر آلیاژی با مقدار زیاد و معینی لازمست. چدن گرافیت ورقه ای و گرفیت کروی آلیاژی (نیکل- سخت) چدن هایی با زمینه آستنیتی و دارای خواص عالی حرارتی مقاومت به خوردگی و نیز غیر مغناطیسی هستند. این زمینه می‌تواند خصوصیات چقرمگی خوب، مقاومت به خزش، تنش پارگی تا دمای 800 درجه سانتیگراد و یک محدوده گسترده ای از انبساط حرارتی که تابع از Si موجود در چدن است را نشان دهد.
انواع چدن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9+%DA% 86%D8%AF%D9%86)

چدن ها به دو گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدن های سفید و آلیاژهای که برای مقاومت در برابر سایش، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چدن های عمومی (معمولی):

این چدن ها جزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و بر اساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم بندی می‌شوند:


چدن گرافیت لایه ای یا چدن خاکستری ورقه‌ای
چدن گرافیت مالیبل یا چدن چکش‌خوار
چدن گرافیت کروی یا چدن نشکن
چدن گرافیت فشرده یا کرمی شکل

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص:

این چدن ها با آلیاژهای چدنی معمولی فرق می‌کنند. میزان عنصر آلیاژی در آنها بیش از 3% بوده و لذا آن را نمی‌توان توسط مواد افزودنی به پاتیل اضافه کرده و به یک ترکیب پایه استانداردی رسید. این چدن های آلیاژهای به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم بندی می‌شوند و به صورت های مقاوم به خوردگی، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.


چدن های بدون گرافیت:

چدن سفید پرلیتی: مقاوم به سایش
چدن سفید مارتنزیتی (نیکل-سخت): مقاوم سایش
چدن پر کرم (33-17 %Cr): مقاوم به خوردگی، سایش و حرارت

چدن های دارای گرافیت:

چدن سوزنی: استحکام بالا و مقاوم به سایش
آستنیتی: شامل دو نوع نیکروسیلال یعنی نیکل سیلسیم بالا و نیکل مقاوم (Ni-resist) و هر دو مقاوم به حرارت و خوردگی
فریتی: شامل دو نوع چدن، پر سیلسیم (15%) مقاوم در برابر خوردگی و چدن 5%سیلسیم در سیلال مقاوم در برابر حرارت


برخی از کاربردهای چدن‌ها:


در تولید قطعات ریختگی تحت فشار از جمله شیر فلکه ها، بدنه های پمپ قطعات ماشین آلات که در معرض شوک و خستگی هستند، میل لنگ ها، چرخ دنده ها، غلتک ها، تجهیزات فرایند شیمیایی، مخازن ریختگی تحت فشار و...


برای خودرو و صنایع وابسته به آن مثلا در ساخت مفصل های فرمان، دیسک ترمزها، بازوها، میل لنگ‌ها و چرخ دند‌ه‌ها، صفحه کلاچ‌ها و...


در راه آهن، کشتیرانی و خدمات سنگین و دیگر جاهایی که نیاز به مقاومت در برابر شوک است مثلا در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها، بدنه موتور، پمپ ها، بست ها و غیره


قطعات غیر فشاری برای کاربردهای درجه حرارت بالا برای مثال در ساخت قطعات و جعبه های درگیر با آتش، میله های شبکه، قطعات کوره‌ها، قالبهای شمش، قالبهای شیشه، بوته‌های ذوب فلز.


اگر چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، چدن‌های نیکل مقاوم و نیکروسیلال و نیکل و کروم بالا به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص به خودشان هستند. مهمترین کاربرد این چدنها در پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ‌ها و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم های بخار و جابجایی محلول های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%86%D9%81%D8%AA+%D8%AE%D8%A7%D9% 85) اسیدی در صنایع نفت هستند.

[ghasem motamedi]

چکيده:
آستمپرکردن، چدن داکتيل را به يک ماده عالي بهبود مي بخشد که ابن ماده داراي خواص جالبي مانند استحکام بالا ،داکتيليته و چقرمگي ،آميخته با پوششي مقاوم وقابليت ماشينکاري مي باشد .همه اين خواص را ميتوان با عمليات حرارتي کافي بدست آورد ،که حاصل آن ميکرو ساختاري مطلوب بايک ترکيب شيميائي معين است. دراين مقاله نتايج آستمپرکردن آلياژي با45/0 درصد مس براي يک محدوده زماني ودمايي گزارش وبررسي شد.درتمامي عمليات ريز ساختار ومقطع شکست با وسائلي نظيرميکروسکوپ نوري والکتروني وپراش اشعه ايکس تعين گرديد.اينها استحکام را نشان مي دهند،افزايش طول وانرژي شکست شديدا به مقدار فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده وابسته است .
کلمات کليدي :چدن داکتيل ، آستمپرکردن،استحکام،انرژي شکست،شکست

مقدمه:
بسياري کاربردهاي آستمپر گزارش مي شود .دليل اين پيشنهاد يک ترکيبي ازاستحکام بالا وچقرمگي وپوشش مقاوم با قيمت پايين است.خواص مکانيکي ADIوابسته به ساختار آستمپر شده است.هر کدام به نوبه خود تابعي از زمان ودماي آستمپرهستند.اغلب تحقيقات جديد متمرکز شده اند به اثر عناصر آلياژي وتاثير آن بر ريز ساختار وخواص آن و واکنش آن درADI.بعنوان مثال عنصر آلياژي مس ،منطقه آستنیت را در دياگرام فازي عريض مي کند ،دراين ميان افزايش سرعت دگرگوني در مراحل آستمپرودر صد کربن در زمينه موثرهستند.از طرف ديگر در طي مراحل بعدي آستمپر،مس شايد از تشکيل کاربيد جلو گيري کند.هدف ازاين تحقيق ومطالعه اثر متغيرهاي آستمپر(دما وزمان) برريز ساختار وخواص مکانيکي چدن داکتيل آلياژشده با مس است.

آزمايشات:
نمونه هاي گوه اي چدن داکتيل با ترکيب شيميايC%6/3،Si%5/2،Cr%04/0،Cu%45/0،P%014/0،S%014/0،Mg%066/0در کورهاي القایی ريختگي توليد گرديد .مذاب در حدودCo1420داخل قالبهاي ماسه اي Yblockبا استانداردmm5/24 سالم ومطمئن ريخته گري شد.نمونه کشش ،قطرmm6وطولmm30ونمونه هاي شارپيmm (10×10×55)بدون شکاف ازYblock گرفته شد.نمونه ها دريک اتمسفر محافظ آرگون درCo 900 بمدت 2 ساعت آستنیته مي شوند.
بسرعت به يک حمام نمک مذاب در دماهايCo (300و350و400)منتقل مي شوند به مدت (1و2و3و4)ساعت آستمپرمي شوند،سپس در هوا خنک مي شوند.نمونه استاندارد متالوگرافي بدين صورت(ماشينکاري،پوليش واچ با محلول نايتال)آماده مي گردند،پيش از انکه براي آزمايشات ميکروسکوپ نوري بکار میروند.يک Leitzميکروسکوپ متالوگرافي براي تشخيص ريز ساختارها استفاده مي شود. ميکروسکوپ نوري مجهز به نرم افزار Vidasکاربرد آن براي اندازه گيري وتوزيع گرافيت کروي و کسري از حجم آستنیت باقيمانده.تغیير کسري از حجم آستنیت باقيمانده در طول آستمپرکردن بوسيله پراش اشعه ايکس با استفاده از يک پراش سنجي که با نيکل ***** شده وپرتو افکن Cukزيمنس500D- تعين شد.تست کشش نمونه هاي آستمپرشده دريک ماشين هيدروليکKN50با سرعت ثابت mm/min10انجام شد.2/0درصد تنش تسليم درتنش کشش نهاي (UTS)وافزايش طول در اندازه شکست.نمونه هاي شارپي آستمپرشدهدر دماي اتاق حداقل در3نمونه موردآزمايش قرار گرفتند،سطح شکست با يک ميکروسکوپ الکتروني بررسي شد

ريز ساختار:
مرفولوژي گرافيتهاي کروي در ريزساختار ريختگي چدن داکتيل در شکل(a,b1)نشان داده شده.کاملا کروي با تعداد80تا 90گرافيت کروي درmm2،کمتر از %90کروي شدن داريم ميانگين اندازه گرافيتها µm17است. ريز ساختار چدن داکتيل بالاي%80 پرليت است. ريز ساختارADIنشان داده شده در شکل (a-d2)نمونه هاي آستمپر شده در Co300به مدت 1ساعت که شامل فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده ومقدار کمي مارتنزيت است(شکلa2).سپس زمان آستمپررا به 2ساعت افزايش داديم ، مارتنزيت از ريز ساختارمحو مي گردد.نمونه هاي آستمپر شده در Co300نوعي بينيت پاييني با پيدايش يک ريز ساختار فريت بينيتي سوزني نشان مي دهد، فريت بينيتي سوزني درزمينه اي از آستنیت باقيمانده ظاهرمي شود(مقدار آستنیت باقيمانده با ميانگين 25تا15درصد حجمي).اين ريز ساختاربعداز آستمپرکردن در دماي Co350نيز حاضر است(شکلc2).حاصل آستمپردر دماي بالا فريت بينيتي بشقابي شکل و آستنیت باقيمانده زيادتري است (شکلd2).

http://www.iran-far.com/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 586x210 and weights 27KB.http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/1.jpg

شکل1.LM ريز ساختارنمونه ريختگي(a)قبل از اچ (b)اچ شده
اين ريز ساختار بعد از آستمپرکردن در مدت زمان طولاني ترمشاهده شد، مارتنزيت محوشد وساختار تنها فريت بينيتي آستنیت باقيمانده بود .اين توضيح شايد در مورد تشکيل مارتنزيت درمدت زمان کوتاه آستمپردرست باشد،که علت آن کم بودن کربن که آستنیت ناپايدار مي شود،وازاين رو به سوي مارتنزيت تغييرمي کند.رفتار ريز ساختار آستمپرشده در مدت زمان طولاني تر بعلت وجود کربن کافي آستنیت باقيمانده داريم حتي پس از آنکه درهوا سرد شد.



http://www.iran-far.com/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 587x417 and weights 87KB.http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/2.jpg
شکل2.LM ريز ساختار بعداز آستمپرکردن براي1ساعت در(a) Co300وبراي 2ساعت
(b) Co300 (c) Co350 و(d) Co400 مارتنزيت


زمان ودما استحاله ايزوترمال در طي عمليات آستمپرکردن تاثير محسوسي در مقدار نسبي آستنیت باقيمانده دارد(شکل3).
http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/3.jpg
طبق منحني شکل 3 دو مرحله پيچيده درشکل استحاله ايزو ترمال آشکار شده ،در مرحله 1(زمانها کمتر از 2) مقدار آستنیت باقيمانده با افزايش زمان مي گردد .شايداين توضيحي براي استحاله ناقص بينيتي باشد. مناطق آستنیتي داراي غلظت پائين Siوبالاي کربن،e.gدرميان گرافيتهاي کروي،استحاله تبديل آستنیت به فريت بينيتي درمدت زمان کوتاه آستمپر کردن انجام پذير نيست ومارتنزيت آشکار مي گردد.سرد شدن هم نمي تواند مطابق آستمپردردماي اتاق جلو گيري کند.با قدري افزايش زمان آستمپر کردن مقدارآستنیته باقيمانده افزايش مي يابد ودر مدت 2 ساعت به بيشترين مقدار خود مي رسد.رفتار،بعد از 2ساعت مقدار آستنیت باقيمانده کاهش مي يابد،که اين مشخص مرحله 2 درواکنش آستمپر کردن است سپس آستنیت باقيمانده به فريت بينيتي و کاربيد تجزيه مي شود.اين کاهش در دماي Co 400 مشخص تر است وتجزيه آستنیت به فريت وکاربيد.

شکست شناسي:
سطح شکست درنمونه آزمايش ضربه براي 1ساعت درCo300 آستمپرشده شکستي کاملا ترد نشان مي دهد.مقطع شکست نمونه هاي آزمايش ضربه که دردماي Co (300و350و450 ) براي مدت 2ساعت آستمپرشده در Co300يک زمينه نرم و شکست ترد نشان مي دهد.i,e گودي وشکاف شکست پديدار شده درشکل(b4).تنها در نمونه که در Co350 آستمپر شده شکست نرم بطور کامل معلوم شد(شکلc4)بطورکلي شکست درCo400شکست ترد است.

اثر متغيرها آستمپر بر خواص مکانيکي:
تغيیرات2/0%تنش تسليم ،افزايش طول،انرژي شکست نسبت به زمان و درجه حرارتCo(400و300و350) آستمپر کردن در شکل(a-c5)نشان داده شده،استحکام به طور کلي پايدار است.اگر مقدار افزايش بعد از 3 ساعت آستمپر کردن درCo300و350 پديدار شده است(a,b5).

http://www.iran-far.com/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 587x458 and weights 89KB.http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/4.jpg
شکل4.تصاوير ميکروسکوپ الکتروني ازآزمايش ضربه نمونه هاي آستمپرشده براي1ساعت در Co300(a)و آستمپرشده براي2ساعت در(b) Co300(c) Co350و(d) Co400
کم بودن مقدار افزايش طول وانرژي شکست به زمان کوتاه آستمپر کردن وابسته است،که علت شکست ترد وجود مارتنزيت در ساختار است.بر خلاف در زمانهاي طولاني ،مارتنزيت از ساختار ناپديد مي گردد،چون مقدار فريت بينيتي وآستنیت باقيمانده افزايش مي يابد،درنتيجه بيشترين مقدارافزايش طول وانرژي شکست را بعد از 2 ساعت آستمپرمي دهد،با افزايش بيشتر زمان،کاهش افزايش طول وانرژي شکست رخ مي دهد.اين کاهش مخصوصادرCo400ظاهرمي گردد.کاهش مقدار افزايش طول وانرژي شکست به کاهش مقدارآستنیت باقيماندهدر مدت زمان طولاني تر آستمپر مربوط مي شود.تغيرات2/0درصدتنش تسليم،,UTSافزايش طول،انرژي شکست بعد از 2ساعت آستمپر در دماهاي مختلف در شکل( a-b6)نشان داده شده.استحکام بالا در دماي پائين آستمپر(شکلa6)وابسته به پيدايش فريت بينيتي سوزني با مقداري مارتنزيت وآستنیت باقيمانده،ساختارظريف فريت بشقابي ومقدار کم آستنیت باقيمانده به استحکام بالا کمک مي کند.هچنين نبايد از ديگر پارامترها غافل شد I,e وپراکندگي شکل کاربيدها ودانسيته بالاي نابجائي واعوجاجات شبکه ناشي از کربن فوق اشباع فريت .با همان اندازه که درجه حرارت آستمپرافزايش مي يابد مارتنزيت در ساختار ناپديد ومقدار آستنیت باقيمانده افزايش مي يابد ،اين تغیير باعث کاهش استحکام مي گردد.



http://www.iran-far.com/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 582x427 and weights 41KB.http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/5.jpg
شکل 5.اثرزمان آستمپربر(a)2/0%تنش تسليم (b)UTS (c) انرژي شکست
در دماهاي مختلف
بيشترين مقدارافزايش طول و انرژي شکست در Co350نشان مي دهد ، اين منطبق با بالاترين مقدار آستنیت باقيمانده است.(شکل 3)بر طبق نتايج بالا حد مطلوب مراحل انجام شده I,eآستمپرکردن درCo350 براي 2 ساعت نتيجه خواص مکانيکي mpa1180UTS،افزايش طول8%،انرژي شکست J106اين خواص از يک ريز ساختار که شامل فريت بينيتي بشقابي وآستنیت باقيمانده که حجمي برابر 22%دارد که به موجب ان مقطع شکست کاملا نرم است.



http://www.iran-far.com/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 586x225 and weights 20KB.http://www.felezat.com/paper%20archive/paper%20image/p15/6.jpg
اثردماي آستمپر بر (a)2/0%تنش تسليم (b)UTS (c) انرژي شکست
بعداز 2ساعت
به استناد به نتايج قبل يک فرآيند ADI باشرايطي شبيه اين پروسه بدون مس mpa1320UTS،افزايش طول 4/3%،انرژي شکست J90است.آلياژکردن با مس باعث کاهش و بهبود استحکام شکست وافزايش طول مي گردد.

نتيجه گيري:ريزساختار وخواص مکانيکي آلياژچدن داکتيل 45/0مس باوسايلي از قبيل ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني وپراش اشعه ايکس بررسي شدآزمايش کشش وشکست که به آن اشاره شد.ساختار ريختگي چدن بطور برجسته بالاي %80 پرليت با %95کروي شدن گرافيت کروي ،استحکام و افزايش طول وانرژي شکست شديدا وابسته به مقدار فريت بينيتي وآستنیت باقيمانده است.حد مطلوب پروسه براي آستمپرمحققا درCo350به مدت 2ساعت است.ميکرو ساختار شامل فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده بود.خواص مکانيکي mpa1180UTS،افزايش طول %8انرژي شکست J106.آلياژکردن با مس افزايش طول وانرژي شکست را بهبود مي بخشد اما استحکامADIراکاهش مي دهد.

[ghasem motamedi]

چکیده:

آستمپرکردن، چدن داکتیل را به یک ماده عالی بهبود می بخشد که ابن ماده دارای خواص جالبی مانند استحکام بالا ،داکتیلیته و چقرمگی ،آمیخته با پوششی مقاوم وقابلیت ماشینکاری می باشد .همه این خواص را میتوان با عملیات حرارتی کافی بدست آورد ،که حاصل آن میکرو ساختاری مطلوب بایک ترکیب شیمیائی معین است. دراین مقاله نتایج آستمپرکردن آلیاژی با45/0 درصد مس برای یک محدوده زمانی ودمایی گزارش وبررسی شد.درتمامی عملیات ریز ساختار ومقطع شکست با وسائلی نظیرمیکروسکوپ نوری والکترونی وپراش اشعه ایکس تعین گردید.اینها استحکام را نشان می دهند،افزایش طول وانرژی شکست شدیدا به مقدار فریت بینیتی و آستنیت باقیمانده وابسته است .
کلمات کلیدی :چدن داکتیل ، آستمپرکردن،استحکام،انرژی شکست،شکست

مقدمه:

بسیاری کاربردهای آستمپر گزارش می شود .دلیل این پیشنهاد یک ترکیبی ازاستحکام بالا وچقرمگی وپوشش مقاوم با قیمت پایین است.خواص مکانیکی ADIوابسته به ساختار آستمپر شده است.هر کدام به نوبه خود تابعی از زمان ودمای آستمپرهستند.اغلب تحقیقات جدید متمرکز شده اند به اثر عناصر آلیاژی وتاثیر آن بر ریز ساختار وخواص آن و واکنش آن درADI.بعنوان مثال عنصر آلیاژی مس ،منطقه آستنیت را در دیاگرام فازی عریض می کند ،دراین میان افزایش سرعت دگرگونی در مراحل آستمپرودر صد کربن در زمینه موثرهستند.از طرف دیگر در طی مراحل بعدی آستمپر،مس شاید از تشکیل کاربید جلو گیری کند.هدف ازاین تحقیق ومطالعه اثر متغیرهای آستمپر(دما وزمان) برریز ساختار وخواص مکانیکی چدن داکتیل آلیاژشده با مس است.

آزمایشات:

نمونه های گوه ای چدن داکتیل با ترکیب شیمیایC%6/3،Si%5/2،Cr%04/0،Cu%45/0،P%014/0،S%014/0،Mg%066/0در کوره های القایی ریختگی تولید گردید .مذاب در حدودCo1420داخل قالبهای ماسه ای Y blockبا استانداردmm5/24 سالم ومطمئن ریخته گری شد.نمونه کشش ،قطرmm6وطولmm30ونمونه های شارپیmm (10×10×55)بدون شکاف ازY block گرفته شد.نمونه ها دریک اتمسفر محافظ آرگون درCo 900 بمدت 2 ساعت آستنیته می شوند.
بسرعت به یک حمام نمک مذاب در دماهایCo (300و350و400)منتقل می شوند به مدت (1و2و3و4)ساعت آستمپرمی شوند،سپس در هوا خنک می شوند.نمونه استاندارد متالوگرافی بدین صورت(ماشینکاری،پولیش واچ با محلول نایتال)آماده می گردند،پیش از انکه برای آزمایشات میکروسکوپ نوری بکار میروند.یک Leitzمیکروسکوپ متالوگرافی برای تشخیص ریز ساختارها استفاده می شود. میکروسکوپ نوری مجهز به نرم افزار Vidasکاربرد آن برای اندازه گیری وتوزیع گرافیت کروی و کسری از حجم آستنیت باقیمانده.تغییر کسری از حجم آستنیت باقیمانده در طول آستمپرکردن بوسیله پراش اشعه ایکس با استفاده از یک پراش سنجی که با نیکل فیلتر شده وپرتو افکن Cukزیمنس500D- تعین شد.تست کشش نمونه های آستمپرشده دریک ماشین هیدرولیکKN50با سرعت ثابت mm/min10انجام شد.2/0درصد تنش تسلیم درتنش کشش نهای (UTS)وافزایش طول در اندازه شکست.نمونه های شارپی آستمپرشدهدر دمای اتاق حداقل در3نمونه موردآزمایش قرار گرفتند،سطح شکست با یک میکروسکوپ الکترونی بررسی شد

ریز ساختار:

مرفولوژی گرافیتهای کروی در ریزساختار ریختگی چدن داکتیل در شکل(a,b1)نشان داده شده.کاملا کروی با تعداد80تا 90گرافیت کروی درmm2،کمتر از %90کروی شدن داریم میانگین اندازه گرافیتها µm17است. ریز ساختار چدن داکتیل بالای%80 پرلیت است. ریز ساختارADIنشان داده شده در شکل (a-d2)نمونه های آستمپر شده در Co300به مدت 1ساعت که شامل فریت بینیتی و آستنیت باقیمانده ومقدار کمی مارتنزیت است(شکلa2).سپس زمان آستمپررا به 2ساعت افزایش دادیم ، مارتنزیت از ریز ساختارمحو می گردد.نمونه های آستمپر شده در Co300نوعی بینیت پایینی با پیدایش یک ریز ساختار فریت بینیتی سوزنی نشان می دهد، فریت بینیتی سوزنی درزمینه ای از آستنیت باقیمانده ظاهرمی شود(مقدار آستنیت باقیمانده با میانگین 25تا15درصد حجمی).این ریز ساختاربعداز آستمپرکردن در دمای Co350نیز حاضر است(شکلc2).حاصل آستمپردر دمای بالا فریت بینیتی بشقابی شکل و آستنیت باقیمانده زیادتری است (شکلd2).
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(1).jpg
شکل1.LM ریز ساختارنمونه ریختگی(a)قبل از اچ (b)اچ شده
این ریز ساختار بعد از آستمپرکردن در مدت زمان طولانی ترمشاهده شد، مارتنزیت محوشد وساختار تنها فریت بینیتی آستنیت باقیمانده بود .این توضیح شاید در مورد تشکیل مارتنزیت درمدت زمان کوتاه آستمپردرست باشد،که علت آن کم بودن کربن که آستنیت ناپایدار می شود،وازاین رو به سوی مارتنزیت تغییرمی کند.رفتار ریز ساختار آستمپرشده در مدت زمان طولانی تر بعلت وجود کربن کافی آستنیت باقیمانده داریم حتی پس از آنکه درهوا سرد شد.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(2).jpg
شکل2.LM ریز ساختار بعداز آستمپرکردن برای1ساعت در(a) Co300وبرای 2ساعت
(b) Co300 (c) Co350 و(d) Co400 مارتنزیت
زمان ودما استحاله ایزوترمال در طی عملیات آستمپرکردن تاثیر محسوسی در مقدار نسبی آستنیت باقیمانده دارد(شکل3).
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(3).jpg
طبق منحنی شکل 3 دو مرحله پیچیده درشکل استحاله ایزو ترمال آشکار شده ،در مرحله 1(زمانها کمتر از 2) مقدار آستنیت باقیمانده با افزایش زمان می گردد .شایداین توضیحی برای استحاله ناقص بینیتی باشد. مناطق آستنیتی دارای غلظت پائین Siوبالای کربن،e.gدرمیان گرافیتهای کروی،استحاله تبدیل آستنیت به فریت بینیتی درمدت زمان کوتاه آستمپر کردن انجام پذیر نیست ومارتنزیت آشکار می گردد.سرد شدن هم نمی تواند مطابق آستمپردردمای اتاق جلو گیری کند.با قدری افزایش زمان آستمپر کردن مقدارآستنیته باقیمانده افزایش می یابد ودر مدت 2 ساعت به بیشترین مقدار خود می رسد.رفتار،بعد از 2ساعت مقدار آستنیت باقیمانده کاهش می یابد،که این مشخص مرحله 2 درواکنش آستمپر کردن است سپس آستنیت باقیمانده به فریت بینیتی و کاربید تجزیه می شود.این کاهش در دمای Co 400 مشخص تر است وتجزیه آستنیت به فریت وکاربید.

شکست شناسی:

سطح شکست درنمونه آزمایش ضربه برای 1ساعت درCo300 آستمپرشده شکستی کاملا ترد نشان می دهد.مقطع شکست نمونه های آزمایش ضربه که دردمای Co (300و350و450 ) برای مدت 2ساعت آستمپرشده در Co300یک زمینه نرم و شکست ترد نشان می دهد.i,e گودی وشکاف شکست پدیدار شده درشکل(b4).تنها در نمونه که در Co350 آستمپر شده شکست نرم بطور کامل معلوم شد(شکلc4)بطورکلی شکست درCo400شکست ترد است.

اثر متغیرها آستمپر بر خواص مکانیکی:

تغییرات2/0%تنش تسلیم ،افزایش طول،انرژی شکست نسبت به زمان و درجه حرارتCo(400و300و350) آستمپر کردن در شکل(a-c5)نشان داده شده،استحکام به طور کلی پایدار است.اگر مقدار افزایش بعد از 3 ساعت آستمپر کردن درCo300و350 پدیدار شده است(a,b5).
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(4).jpg
شکل4.تصاویر میکروسکوپ الکترونی ازآزمایش ضربه نمونه های آستمپرشده برای1ساعت در Co300(a)و آستمپرشده برای2ساعت در(b) Co300(c) Co350و(d) Co400
کم بودن مقدار افزایش طول وانرژی شکست به زمان کوتاه آستمپر کردن وابسته است،که علت شکست ترد وجود مارتنزیت در ساختار است.بر خلاف در زمانهای طولانی ،مارتنزیت از ساختار ناپدید می گردد،چون مقدار فریت بینیتی وآستنیت باقیمانده افزایش می یابد،درنتیجه بیشترین مقدارافزایش طول وانرژی شکست را بعد از 2 ساعت آستمپرمی دهد،با افزایش بیشتر زمان،کاهش افزایش طول وانرژی شکست رخ می دهد.این کاهش مخصوصادرCo400ظاهرمی گردد.کاهش مقدار افزایش طول وانرژی شکست به کاهش مقدارآستنیت باقیماندهدر مدت زمان طولانی تر آستمپر مربوط می شود.تغیرات2/0درصدتنش تسلیم،,UTSافزایش طول،انرژی شکست بعد از 2ساعت آستمپر در دماهای مختلف در شکل( a-b6)نشان داده شده.استحکام بالا در دمای پائین آستمپر(شکلa6)وابسته به پیدایش فریت بینیتی سوزنی با مقداری مارتنزیت وآستنیت باقیمانده،ساختارظریف فریت بشقابی ومقدار کم آستنیت باقیمانده به استحکام بالا کمک می کند.هچنین نباید از دیگر پارامترها غافل شد.

چدن نشکن آستمپر شده

چدنهاي نشكن آستمپرشده ADI ( Astempered Ductile Iron) خانواده جديدي از چدنهاي نشكن هستند كه در صنعت امروز از جايگاه ويژه‌اي برخوردارند نياز روزافزون به قطعات با استحكام بالا همراه با انعطاف‌پذيري خوب باعث رشد سريع اين چدنها در دهه 1980 ميلادي گشت. بطوريكه اين دهه در صنايع ريخته‌گري جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته برای قطعات با استحكام و انعطاف‌پذيري بالا، عموماً از فولادهاي كم آلياژي و يا فولاد‌هاي فورج و عمليات حرارتي شده استفاده می شد. اما از آنجا كه صنعت فولادريزي و آهنگري اصولاً مشكل‌تر از ريخته‌گري چدنها مي‌باشد، سعي بر آن است كه چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشكلات تولید آنها كاسته و سرعت توليد را نيز افزايش دهند.
ساختار اصلي زمينه چدنهای آستمپرشده، بينايت می باشد. این زمینه توسط افزودن عناصر آلياژي مثل نيكل و موليبدن به ترکیب چدن های داکتیل و انجام عمليات حرارتي آستمپرینگ ( حرارت دادن تا دمای آستنیت و سپس نگهداری در دماهای تشکیل بینایت) حاصل می گردد. در شکل های زیر تفاوت ساختار چدن داکتیل آستمپر نشده و آستمپر شده را مشاهده می کنید.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(5).jpg
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(6).jpg

چدن نشکن پس از ریخته گری.

گرافیت های کروی در زمینه پرلیتی(قسمت های سیاه) و فریتی( مناطق سفید). اچ شده با نتال 2 درصد.
در بزرگنمایی بالاتر
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(7).jpg
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(8).jpg
چدن نشکن آستمپر شده
) توسط عملیات حرارتی، آستنیت شده در دمای 950 درجه و تمپر شده در دمای 350 درجه بمدت 64 دقیقه(
در بزرگنمایی بالاتر
بايد توجه داشت كه با تغيير پارامترهاي مختلف عمليات حرارتي از جمله دما و زمان آستينيته و همچنين دما و زمان آستمپرینگ، مي‌توان به ساختارهاي با درصدهاي مختلف از فريت، آستنيت باقي مانده، كاربيد و مارتنزيت در زمينه دست يافت. وجود فريت و آستنيت باعث استحكام اين نوع چدنها در برابر ضربه خواهد شد و وجود كاربيد و مارتنزيت در زمينه نيز افزايش سختي را حاصل مي‌نمايد. در شکل های زیر برخی از کاربردهای چدن داکتیل آستمپرشده را مشاهده می کنید.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(9).jpg
ماشین اسپرت TVR ، شش دنده با میل لنگ از جنس چدن داکتیل آستمپرشده
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(10).jpg
میل لنگ ماشین اسپورت TVR از جنس چدن نشکن آستمپرشده
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(11).jpg
محور تعلیق ماشین کبرای موستنگ فوردFord Mustang Cobra از جنس چدن داکتیل آستمپرشده
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/08/250218%20(12).jpg
محور تعلیق کامیون تریلی از جنس چدن داکتیل آستمپرشده
منابع:
1- http://www.cloob.com
2-مجموعه مقاله‌هاي شانزدهمين سمينار سالانه جامعه ريخته‌گران ايران ناشرانتشارات جامعه ريخته گران ايران
3-http://iran-eng.com

[hassan babai]

سلام اقا مقاله درمورد الومینیوم سیلسیم ارائه نمیدید.