۱۰ فروردین ۱۴۰۳

پیشگامان توسعه
مواد سام,مواد سام,مواد سام

چدنهای معمولی (عمومی)

چدنهای معمولی ( عمومی ) ( Ordinary cast iron ( General ) ) گروهی از چدنها هستند که بدلیل اشکال گرافیتی متفاوتی که دارند دارای خواص و کاربردهای گوناگونی هستند .

انواع چدنهای معمولی (عمومی)

چدنهای معمولی ( عمومی ) شامل چدن‌های خاکستری ورقه‌ای یا لایه‌ای ( Flake graphite or Gray cast iron ) ، چدنهای مالیبل یا چکش خوار ( Malleable cast iron ) ، چدنهای گرافیت کروی یا نشکن ( ( Spheroidal graphite or Ductile cast iron ) spherical graphite ) و چدنهای گرافیت فشرده یا کرمی شکل ( Worm – shape or Compacted graphite cast iron ) هستند .

خواص چدنهای معمولی ( عمومی )

در ادامه متن به برخی از خواص چدنهای عمومی پرداخته شده است .

چدن خاکستری

چدن خاکستری با ریز ساختار گرافیتی شناسایی می‌شود . این چدنها سطوح شکست خاکستری رنگی دارند به همین دلیل به آن‌ها چدن خاکستری می‌گویند . چدن خاکستری پرکاربردترین چدن در میان سایر چدن‌ها است . این چدن‌ها حاوی ۲.۵ الی ۴ درصد وزنی کربن ، ۱ الی ۳ درصد وزنی سیلیسیم و مابقی آهن هستند . چدن خاکستری که گروهی از چدنهای معمولی ( عمومی ) است ، مقاومت کششی و مقاومت به شوک کمتری نسبت به فولاد دارد ، اما مقاومت فشاری آن با فولاد کم کربن و فولاد با کربن متوسط قابل مقایسه و تقریبا برابر است . خصوصیات مکانیکی این چدنها با اندازه و شکل ورق‌های گرافیت موجود در ریز ساختار کنترل می‌شوند و می‌توانند طبق دستورالعمل‌های ارائه شده توسط ASTM مشخص شوند [۱] .

چدن مالیبل یا چکشخوار

چدن مالیبل به صورت چدن سفید ریخته گری می‌شود . برای این منظور این چدن به مدت یک یا دو روز در دمای ۹۵۰ درجه سانتی گراد تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد و سپس در طی یک یا دو روز سرد می‌شود . در نتیجه ، کربن موجود در کاربید آهن به گرافیت و فریت به اضافه کربن ( آستنیت ) تبدیل می‌شود . به بیان دیگر چدن مالیبل که گروهی از چدنهای معمولی ( عمومی ) است ، در واقع همان چدن سفید است که تحت عملیات حرارتی آنیل طولانی مدت قرار می‌گیرد تا از سمنتیت موجود در چدن سفید ، گرافیت جوانه بزند و بصورت کروی رشد کند [۱] .

فرآیند آنیل آهسته به کشش سطحی اجازه می‌دهد تا ذرات گرافیتی کروی‌تری نسبت به گرافیت ورقه‌ای ایجاد کند . بدلیل نسبت ابعادی کمتر این گرافیت‌ها ( نسبت به گرافیت‌های ورقه‌ای ) ، این ذرات کوتاه‌تر بوده و با فاصله‌ی بیشتری از هم قرار دارند ؛ در نتیجه سطح مقطع کمتری در برابر رشد ترک یا فنون ( Phonon ) دارند . این گرافیت‌ها همچنین بر خلاف گرافیت‌های ورقه‌ای ، مرزهای یکنواخت‌تری دارند ( نوک تیز ندارد ) ؛ در نتیجه مشکلات ناشی از تمرکز تنش ( که در گرافیت لایه‌ای وجود دارد ) را در چدن کاهش می‌دهند . به طور کلی ، خواص چدن مالیبل که گروهی از چدنهای معمولی ( عمومی ) است ، بیشتر شبیه فولاد نرم ( Mild steel ) است [۱] .

چدن داکتیل یا نشکن

چدن نشکن یا چدن با گرافیت کروی یا چدن نودولار ( Nodular ) در سال ۱۹۴۸ توسعه یافته است . همانطور که از نام این چدن‌ مشخص است ، این چدن‌ دارای گرافیت کروی است ؛ به همین دلیل مقاومت به ضربه و مقاومت به خستگی بیشتری نسبت به سایر چدنها دارند . درصد کربن موجود در این چدن برابر با ۳ الی ۴ درصد و درصد سیلیسیم آن بین ۱.۸ تا ۲.۸ درصد است . مقادیر اندکی از منیزیم ( حدود ۰.۰۲ تا ۰.۱ درصد ) و ۰.۰۲ تا ۰.۰۴ درصد سریم به این چدنها ( که گروهی از چدنهای معمولی ( عمومی ) است ) افزوده می‌شود تا رشد رسوبات گرافیت ، به وسیله‌ی اتصال لبه‌ی صفحات گرافیت ، کند شود . کنترل دقیق سایر عناصر و زمان اجازه می‌دهد تا کربن به صورت ذرات کروی مجزا درآید . خصوصیات این چدن مانند چدن مالیبل است ، اما می‌تواند قطعاتی با مقاطع بزرگتر تولید کند [۱] .

چدن با گرافیت فشرده یا کرمی شکل

چدن گرافیت فشرده نیز گروهی از چدنهای معمولی ( عمومی ) است که ساختاری متفاوت از چدنهای خاکستری دارد و ذرات گرافیت در این چدن کوتاه‌تر و ضخیم‌تر از ذرات موجود در چدن خاکستری است [۲] .

جدول زیر خواص برخی از چدنهای معمولی را با هم مقایسه کرده است [۱] .

مقایسه خواص چدنهای معمولی [۱] .

نامترکیب اسمی ( درصد وزنی )شکل و شرایط استحکام تسلیم ۰.۲ درصد
(ksi)
استحکام کششی
(ksi)
درصد ازدیاد طول
(%)
سختی (برینل)
چدن خاکستری
(ASTM A48)

C=3.4 , Si=1.8 , Mn=0.5
ریخته شده۵۰۰.۵۲۶۰
چدن مالیبل
(ASTM A47)
C=2.5 , Si=1.0 , Mn=0.55 ریخته شده ( آنیل شده )۳۳۵۲۱۲۱۳۰
چدن نشکن C=3.4 , P=0.1 , Mn=0.4 , Ni=1.0 , Mg=0.06 ریخته شده۵۳۷۰۱۸۱۷۰
چدن نشکن
(ASTM A339)
ریخته شده (کوئنچ و تمپرشده) ۱۰۸۱۳۵۵۳۱۰

شکل زیر ریزساختار انواع چدنهای معمولی ( عمومی ) را نشان می‌دهد .

ریزساختار انواع چدنهای معمولی

کاربرد چدنهای معمولی ( عمومی )

برخی از کاربردهای چدنهای معمولی در ادامه بیان شده است .

چدن خاکستری در قطعات سیلندر موتور ، چرخ لنگر ( Flywheels ) ، گیربگس و ابزارهای ماشینی کاربرد دارد . چدن مالیبل در محورهای یاتاقان‌ ، چرخ‌های شیاردار و میل لنگ‌های خودرو کاربرد دارد . چدن نشکن در چرخ دنده ، میل بادامک ، میل لنگ کاربرد دارد [۱] . چدن گرافیت فشرده در کاربردهایی که نیاز به استحکام بیش‌تر و وزن کم‌تری دارند قابل استفاده است [۲] .

چدنهای معمولی ( عمومی ) گروه بزرگی از چدنها هستند که چدنهای خاکستری ، چدنهای مالیبل ، چدنهای نشکن و چدنهای گرافیت فشرده را شامل می‌شوند . همه چدنهای معمولی دارای گرافیت هستند ؛ اما شکل گرافیت‌ها در هر کدام متفاوت است . بسته به نوع گرافیت ، هر کدام از چدنها خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند .

منابع

[۱]         “https://en.wikipedia.org/wiki/Cast_iron.” .

[۲]         “https://en.wikipedia.org/wiki/Compacted_graphite_iron.” .