انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

سفارش پایان نامه|تكنولوژي ساخت چدن دوگونه (چدن G&D)  137 ص
         

مقدمه
د) فهرست مطالب
فصل اول: شناخت فلز آهن
1-1) طبيعت و خواص آهن
1-2) سنگهاي معدني آهن خالص
1-3) خواص بلوري آهن خالص
1-4) فرآيند استخراج آهن (متالورژي استخراجي آهن)
1-5) انواع آهن
1-5-1) آهن خام (لخته)
1-5-1-1) خواص آهن خام (لخته)
1-5-2) آهن كار شده
1-5-2-1) خواص و كاربرد آهن كار شده
فصل دوم: چدن شناسي عمومي
2-1) طبيعت چدن ها
2-2) خصوصيت چدن ها
2-2-1) برتري ها
2-2-2) كاستي ها
2-3) انواع چدن ها
2-3-1) چدن براي مقاصد عمومي (معمولي)
2-3-1-1) چدن ماليبل (چدن چكش خوار)
2-3-1-2) چدن سفيد
2-3-2) چدن براي مقاصد ويژه (آلياژي)
2-4) متالورژي چدنها
2-4-1) سيستم آهن – كربن – سيليسيم
2-4-1-1) كربن معادل
2-4-2) حضور كربن در چدن
2-4-2-1) كربن آزاد (گرافيت)
2-4-2-2) كربن تركيبي (كاربيد)
2-4-3) ساختار زمينه ها در چدن
2-4-3-1) فريت
2-4-3-2) پرليت
2-4-3-3) سمنيت
2-4-3-4) آستيت (اوتسيت)
2-4-3-5) بينيت و مارتنزيت
2-4-3-6) كاربيدها
2-5 ) تأثير عناصر در چدن
2-5-1) عناصر عمده
2-5-1-1) گوگرد (S)
2-5-1-2) منگنز (Mn)
2-5-1-3) فسفر (P)
2-5-2) عناصر جزئي
2-5-3) عناصر آلياژي
2-5-3-1) نيكل (Ni)
2-5-3-2) كرم (Cr)
2-5-3-3) موليبدن (Mo)
2-5-4-3) واناديم (Va)
2-5-3-5) سيلييم (Si)
2-5-3-6) مس (Cu)
2-5-3-7) آلومينيوم (Al)
2-5-4) عناصر گازي
2-5-4-1) اكسيژن (O)
2-5-4-2) نيتروژن (ازت N)
2-5-4-3) هيدروژن (H)
2-6) موارد استعمال چدن ها
2-6-1) چدن خاكستري (ريختگي)
2-6-2) چدن ماليبل (چكش خوار)
2-6-3) چدن داكتيل (نشكن)
فصل سوم: چدن شناسي تخصصي
3-1) چدن خاكستري
3-1-1) متالورژي چدنهاي خاكستري
3-1-2) ساختار ميكروسكوپي در چدنهاي خاكستري
3-1-2-1) گرافيت (G)
3-1-3) ريخته گري چدن خاكستري
3-1-3-1) مواد شارژ
3-1-3-2) مسئله‌ي تلقيح مواد در ريخته گري چدن خاكستري
3-1-3-2-1) عملكرد تلقيح
3-1-3-2-2) مواد تلقيح
3-1-3-2-3) روش هاي تلقيح
3-1-3-2-4) اثر مواد تلقيح
3-1-3-2-5) ارزيابي عملكرد تلقيح
3-1-3-3) متالورژي ذوب چدن خاكستري
3-1-3-3-1) گرافيت زايي
3-1-4) انجماد چدن خاكستري
3-1-4-1) گرايش انجماد به تشكيل چدن سفيد
3-1-4-2) گرايش انجماد به تشكيل چدن خاكستري
3-1-4-3) اصول فرآيند انجماد
3-1-4-4) ساختار چدن خاكستري در دماي محيط
3-1-4-5) اثر ضخامت
3-2) چدن داكتيل (نشكن)
3-2-1) مباني ساخت چدن داكتيل
3-2-2) كاربرد چدن داكتيل
3-2-3) متالورژي چدن داكتيل (نشكن)
3-2-3-1) انجماد و مكانيزم كروي شدن گرافيت در چدن نشكن
3-2-3-2) تعادل آهن و گرافيت
3-2-3-2-1) كربن معادل
3-2-3-2-2) انجماد هيپويوتكتيكي
3-2-3-2-3) انجماد هيپر (هايپر) يوتكتيكي
3-2-3-2-4) مكانيزم كروي شدن گرافيت
3-2-4) ريخته گري چدن داكتيل (نشكن)
3-2-4-1) مواد شارژ
3-2-4-2) ملاحظات كيفي، شيميايي و متالورژيكي در حين ذوب
3-2-4-2-1) كربن دهي
3-2-4-2-2) كنترل گاز مذاب
3-2-4-2-3) گوگرد زدايي
3-2-4-2-4) انتخاب تركيب شيميايي
3-2-4-2-5) اثر كربن معادل
3-2-4-3) اثر درجه حرارت بارريزي
3-2-4-4) فرآيند كروي سازي
3-2-4-4-1) مشكلات افزدون منيزيم به شكل خالص
3-2-4-4-2) روشهاي مختلف كروي سازي
3-3) چدن با گرافيت فشرده (CGI)
3-3-1-1) ريزساختار
3-3-1-2) تركيب شيميايي
3-3-1-3) خواص مكانيكي و فيزيكي
3-3-1-3-1) خواص كششي
3-3-1-3-2) هدايت حرارتي
3-3-1-3-3) جذب ارتعاش
3-3-1-3-4) قابليت رشد و پوسته شدن
3-3-2) ريخته گري چدن با گرافيت فشرده
3-3-2-1) عمليات ذوب و تهيه مذاب چدن با گرافيت فشرده
3-3-2-2) مواد قالبگيري
3-3-3) كاربردهاي صنعتي چدن با گرافيت فشرده (CGI)
3-3-4) مقايسه چدن با گرافيت فشرده در مقابل چدن هاي خاكستري و نشكن
3-3-4-1) در مقايسه با چدن خاكستري (مزايا CGI)
3-3-4-2) در مقايسه با چدن نشكن (مزايا CGI)
فصل چهارم: تئوري چدن دوگونه (G&D)
4-1) مقدمه اي بر چدن دو گونه (G&D)
4-2) مقدمه اي بر مسئله‌ي تكنولوژي
4-3) تشريح تكنولوژي ساخت
فصل اول: شناخت فلز آهن
1-1) طبيعت و خواص آهن:
آهن داراي نقطه‌ي ذوب   و نقطه‌ي جوش   مي باشد. وزن مخصوص اين فلز 86/7 و شعاع اتمهاي آهن به صورت   (گاما)   و به صورت آلفا   است.
آهن خالص را نمي توان به طريق صنعتي تهيه كرده آهن با درصد خلوص 9917/99 در آزمايشگاه ها قابل تهيه است. آهن ساخته شده در آزمايشگاه ها 0083/0 درصد ناخالصي دارد و در حدود 27 عنصر را در بر مي گيرد كه اهم تركيبات آن عبارتند از كربن، سيليسيم، گوگرد، فسفر (عناصر دائمي همراه آهن) و ساير ناخالصي ها از قبيل هيدروژن، ازت، كلسيم، منيزيم و غيره. هر نوع ناخالصي روي خواص آهن تأثير مي گذارد، مثلاً اگر مقدار درصد كربن آهن از 02/0 درصد به 1/0 درصد افزايش پيدا كند، هدايت حرارتي آهن را از 177/0 به 134/0 كاهش مي دهد. تأثير ناخالصي هاي غيرفلزي (فسفر، گوگرد، اكسيژن، ازت و هيدروژن) حتي به مقادير بسيار ناچيز روي خواص آهن، به مراتب زيادتر از ناخالصيهاي فلزي است. از قبيل مس، نيكل، منگنز و غيره است.
آهن خالص قابليت استفاده صنعتي را ندارد. قابليت انعطاف آهن خالص زياد و سختي آن بسيار كم است. اين آهن قابليت سخت شدن را ندارد. بدين علت مطالعه اشكال وجود ناخالصي ها يا به عبارتي ديگر چگونگي انحلال كربن و اكسيژن و ساير ناخالصيها در آهن مذاب از اهميت زيادي برخوردار است.
1-2) سنگهاي معدني آهن خالص:
تمامي يا بهتر بگويم اكثر فلزات در طبيعت به صورت سنگهاي معدني يافت مي شوند، لذا آهن نيز از اين قاعده مستثني نيست. از آن جايي كه اين فلز يكي از مهمترين مواد اوليه صنايع مهندسي مي باشد لذا صنايع بسياري در مراكزي نزديك به منابع سنگ آهن، به شرط آن كه انرژي‌هاي سوختي نيز در دسترس باشند تأسيس مي گردند.
معمولاً در صنايع استخراجي، سنگهاي معدن اكسيدي آهن داراي عيار بيشتري نسبت به سنگهاي كربناتي آهن هستند. پس يك سنگ آهن خوب معمولاً محتوي بيش از 20% آهن بوده و در بعضي از انواع سنگ معادن آهن خالص، نظير هماتيت اين مقدار مي تواند تا 70% افزايش يابد. در جدول (1-1)، به انواع تركيبات سنگهاي معدني آهن اشاره شده است.
نام سنگ معدن    فرمول تركيبي    درصد آهن موجود
هماتيت    
0/70%
ليمونيت    
60%
مانيتيت    
72%
هيدريت    
48%
جدول (1-1): مشخصه‌ي سنگهاي معدني آهن
1-3) خواص بلوري آهن خالص:
آهن يك فلز آلوتروپيك است، بدين معني كه بيشتر از يك نوع شبكه‌ي بلوري دارد، در واقع ساختمان شبكه‌ي بلوري دارد، در واقع ساختمان شبكه‌ي بلوري آن در دماهاي مختلف تغيير مي يابد. منحني تبريد آهن خالص در شكل (1-1) نشان داده مي شود.

شكل (1-1): منحني تبريد براي آهن خالص
آهن در دماي   انجماد يافته و شبكه‌ي بلوري آن b.c.c مي‌شود. اين آهن را آهن   (دلتا) مي نامند. در   تغيير آلوتردپي در آهن ظاهر شده، اتمها موقعيت خود را تغيير مي دهند و شبكه‌ي بلوري در آهن ظاهر شده، اتمها موقعيت خود را تغيير مي دهند و شبكه‌ي بلوري آهن از b.c.c به f.c.c تبديل مي گردد. اين آهن را آهن   (گاما) مي‌نامند كه غيرمغناطيسي است. وقتي درجه‌ي حرارت به   رسيد تغيير فاز ديگري در آهن رخ مي دهد و دوباره تغيير آلوتروپي در آهن ظاهر شده و شبكه‌ي بلوري آن مجدداً از f.c.c. به b.c.c تبديل مي شود. اين آهن را آهن    (آلفا) مي نامند كه هنوز خاصيت مغناطيسي ندارد. سرانجام در   آهن   بدون اينكه شبكه‌ي بلوري خود را تغيير دهد خاصيت مغناطيسي پيدا مي كند. قبلاً آهن  غيرمغناطيسي را آهن   (بتا) مي ناميدند ولي بعدها با مطالعات و بررسي هاي اشعه‌ي X معلوم شد كه در   ساختمان شبكه‌ي بلوري آهن تغيير نمي كند. سپس كليه‌ي تغييرات آلوتروپي در موقع خنك كردن آهن حرارت پس مي دهند (اگزوترميك يا گرمازا) و در هنگام گرم كردن آن حرارت جذب مي كنند (اندوترميك يا گرماگير).

شكل (1-2): شبكه‌ي بلوري و آرايش اتمهاي مكعب مركزدار (b.c.c)
شكل (1-3): شبكه‌ي بلوري و آرايش اتمهاي مكعب با سطوح مركزدار (f.c.c)
1-4) فرآيند استخراج آهن (متالورژي استخراجي آهن):
سنگ آهن به همراه يك كك مناسب سخت از طريق قسمت بالاي كوره اي استوانه‌اي بلند، به داخل كوره ريخته مي شود (شكل 1-4).
شكل (1-4): نماي كلي يك كوره بلند ذوب آهن شامل: 1. قيف ناوداني 2. واگن وزن كننده شارژ 3. واگنت انتقال مواد به كوره 4. قيف شارژ 5. تويرهاي هوا 6. كف كوره 7. سوراخ خروج سوباره
در اين كوره هوا با فشار لازم از طريق تويرهاي هوا به طرف بالا جريان يافته و اكسيژن لازم را براي احتراق كك فراهم مي آورد. حرارت و كربن حاصل از كك باعث احياء سنگ آهن و تبديل آن به چدن مذاب مي گردد. مذاب چدن به تدريج از قسمتهاي فوقاني كوره ذوب شده و با گذشتن از لابلاي تكه هاي كك در ته كوره جمع مي گردد. اين نكته را بايستي به خاطر داشت كه هر گونه سنگ معدن مصرفي، محتوي مقاديري مواد معدني ناخواسته به نام «گانگ» بوده ولذا براي جدا كردن اين مواد زائد (به همراه خاكستر حاصل از سوختن كك) از مذاب، مقداري آهك نيز به داخل كوره ريخته مي شود.
آهك اين مواد زائد را به صورت سرباره رقيقي درآورده و از طريق سوراخي كه در زير تويرهاي هوا و بالاي سوراخ خروج مذاب قرار دارد اين سرباره از كوره خارج مي گردد. از آنجايي كه روش گداز و تصفيه سنگ معدن آهن به طريق فوق فرآيند ساده اي مي باشد لذا داراي قدمتي هزاران ساله است. اولين كوره هاي به كار گرفته شده توسط انسان، بسيار ابتدايي بوده و از سنگ ساخته مي شده است. اين كوره ها داراي ظرفيت ذوب محدودي بوده است. با گسترش صنايع، كوره هاي به مراتب بزرگتري جايگزين كوره هاي سنگي گرديدند.
در اولين طرحهاي صنعتي كوره هاي بلند، به جاي بدنه سنگي از ورقه هاي چدني كه درون آن توسط آجرهاي نسوز پوشيده شده بود استفاده شد. امروز اين نوع جداره ها جاي خود را به استوانه هاي فولادي داده كه درون آنها توسط ديرگدازه هاي مناسبي پوشش گرديده است. در مراحل اوليه تكامل اين نوع كوره ها از هوا با درجه حرارت نرمال (درجه حرارت محيط) استفاده شد و به همين دليل اين نوع كوره ها به كوره هاي بلند با هواي سرد معروف گرديدند.
يكي از تكاملهاي اساسي در زمينه كوره هاي بلند جايگزين نمودن هواي پيش گرم شده بجاي هواي سرد است. پيش گرم كردن هواي ورودي به كوره در برجهاي گرم كن انجام مي شود. در اين نوع برجها، آجرهاي نسوز را به صورت لانه زنبوري مي چينند. گازهاي گرم خروجي از كوره بلند كه احتراق آنها به طور ناقص انجام يافته، وارد و برج گرم كن شده و به همراه هواي اضافي كه وارد اين برجها مي گردد، اين گازها سوخته و باعث حرارت ديدن آجرهاي برجها مي شود. در هنگامي كه گازهاي خروجي از كوره بلند صرف حرارت دادن اين برجها مي گردد دو برج ديگر كه قبلاً به طريقه مشابه گرم شده اند، هواي مورد نياز كوره بلند را از خود عبور داده و آن را تا حدود 650 درجه سانتيگراد پيش گرم مي سازند. در فواصل كوتاه زماني جهت جريان فوق تغيير كرده يعني هنگامي كه دو برج اول هوا ورودي به كوره را پيش گرم مي كنند، گازهاي خروجي از كوره بلند صرف حرارت دادن به دو برج ديگر مي‌شود. در شكل (1-5)، نماي شماتيكي و ابعاد نسبي يك كوره بلند به همراه چهار برج گرم كن هوا نشان داده شده است.
تغييرات شيميايي كه در كوره بلند اتفاق مي افتد نسبتاً ساده است. سوختن كك باعث تشكيل   شده و قسمت اعظم در جريان تماس با كك گداخته به CO تبديل مي گردد. منواكسيد كربن داغ، اكسيد آهن را احياء كرده و نتيجه واكنش انجام شده، آهن مذاب و گاز   خواهد بود.

شكل (1-5): اندازه هاي نسبي يك كوره بلند و برجهاي گرم كن هواي ورودي به كوره
آهك موجود در كوره نيز در اثر حرارت ديدن به   و CaO تجزيه شده و CaO در تركيب با ناخالصيها (اكثراً  ) در سنگ معدن يك سرباره روان با نقطه‌ي ذوب پاييني را به وجود مي آورد، لذا خروج ناخالصي از كوره و جداسازي آن را از مذاب مقدور مي سازد. در زير اهم فعل و انفعالات انجام يافته در يك كوره بلند نشان داده شده است.
1. فعل و انفعالات مربوط به سوختن كك:  
2. احياي   :  
3. احياي سنگ آهن:   
4. پيدايش سرباره:  
در شكل (1-6)، روابط بين اجزاء متشكله شارژ كوره و محصولات واكنش هاي انجام يافته بين آنان نظير چدن مذاب سرباره، و گازهاي خروجي از كوره نشان داده شده است. در حالي كه در شكل (1-7) نشان دهنده‌ي وزن واقعي عناصر مصرفي در كوره بلند مي باشد. اين نكته مهم را بايستي بخاطر داشت كه اعداد نشان داده شده در شكل (7-1) بر مبناي مصرف سنگ معدن آهن خاص در يكي از كشورهاي صنعتي جهان است. بديهي است با تغيير نوع سنگ معدن و درصد ناخاليصهاي محتوي آن مقادير داده شده تغيير خواهند كرد.

شكل (1-6): رابطه‌ي بين مداد شارژ شده در كوره و محصولات به دست آمده از كوره
شكل (1-7): مقادير نسبي مدار مصرف شده در كوره بلند براي توليد يك تن شمش چدن
1-5) انواع آهن:
1-5-1) آهن خام (لخته):
آهن خامي كه از كوره بلند بدست مي آيد اولين تبديل سنگ بصورت فلز قابل مصرف است. عمل كوره بلند يك فرآيند پيوسته است، سنگ معدن، سنگ آهك و ذغال كك به تناوب در كوره ريخته مي شود، گاز و كربن موجود در ذغال كك اكسيد آهن را طي واكنشهاي قسمت قبل احياء مي نمايد.
فرآيند واقعي احياء بصورت ساده اي كه در رابطه‌ي قسمت قبل نشان داده شد صورت نمي گيرد؛ بلكه در چندين مرحله انجام مي گيرد ولي در هر صورت نتيجه نهايي مطابق روابط قبل است و نيز دو واكنش احياي سنگ آهن برگشت پذير مي باشند. اما مي توان با تنظيم مقدار شارژ كوره درجه حرارت و مقدار هواي اين واكنش ها را طوري كنترل كرد كه در جهت مطلوب صورت گيرند به تدريج كه شارژ كوره به نزديكي شكم كوره مي رسد و درجه حرارت بالا مي‌رود و سنگ آهن احياءشده و به شكل اسفنج گداخته درمي آيد، در اين مرحله آهن، كربن زيادتري جذب مي نمايد. كه موجب پايين آمدن نقطه‌ي ذوب مي شود. در اين مرحله آهن، كربن زيادتري جذب مي نمايد. كه موجب پايين آمدن نقطه‌ي ذوب مي شود؛ تا اينكه بالاخره آهن ذوب شده، و بر روي قطعات سوخته‌ي ذغال گداخته جاري گرديده و در بوته جمع مي شود. اين آهن خام مذاب را هر پنج يا شش ساعت يك بار از كوره خارج مي نمايند. آهن خام را در قالبهاي كوچك مي ريزند، قطعات كوچك آهن كه به شكل اين قالبها در مي آيند لخته نام دارند. محصول كوره بلند معمولاً به اين اسم ناميده مي شود.
1-5-1-1) خواص آهن خام (لخته):
 به همراه سنگ آهن، اكسيدهاي ديگري از سنگ معدن و زغال كك به وجود مي‌آيد، و به سادگي احياء شدني هستند كه در كوره بلند احياء مي شوند. بنابراين تمام فسفر و قسمت عمده منگنز موجود در سنگ معدن در آهن خام باقي مي مانند ولي اكسيدهاي گوگرد و سيليسم كاملاً احياء نمي شوند. اكسيدهاي كلسيم، منيزيم و آلومينيوم، به كمك كربنات كلسيم موجود در سنگ آهك به صورت سرباره در آمده و از  كوره خارج مي شود. در نتيجه آهن خام شامل حدود 4% كربن، تمام فسفر موجود در سنگ معدن و قسمت عمده منگنز آن است. مقدار سيليسم و گوگرد موجود را مي توان تا حدودي از روي مواد خام و همچنين نحوه كنترل تركيب شيميايي سرباره و درجه حرارت كوره معلوم نمود، تمام عناصر احياء شده در فلز مذاب باقي مي مانند. در حالي كه تمام عناصر اكسيد شده در سرباره جمع مي شوند. بنابراين تركيب تقريبي آهن خام از اين قرار است.
عنصر    درصد
C    4-3
Si    3-1
S    1/0-05/0
P    1-1/0
جدول (1-2): تركيب شيميايي آهن لخته
1-5-2) آهن كار شده:
«آهن كار شده» اساساً شامل دو جزء است، آهن نسبتاً خالص و سرباره – سرباره بيشتر از سيليكاتهاي آهن تشكيل مي يابد كه به صورت دانه هاي كوچك و مجزا در زمينه‌ي آهن به طور يكنواخت مي گردند، هيچگونه نفوذ و واكنش شيميايي بين آهن و سرباره رخ نمي دهد.
آهن كار شده در قديم به صورت عمليات پودلاژ – دستي توليد مي شد و بعدها پودلاژ مكانيكي رواج يافت. از سال 1930 عمليات با يرز يا استون معمول گرديد. صرف نظر از عمليات، سه مرحله‌ي اساسي در توليد آهن كار شده وجود دارد:
1 – ذوب و تصفيه‌ي فلز اصلي
2- تهيه و ذوب سرباره‌ي مناسب
3- اختلاط و تركيب مكانيكي فلز اصلي با مقدار معيني از سرباره
در عمليات «بايرز» هر مرحله مجزا بوده و با وسايل مخصوصي انجام مي‌گيرد، چدن خام، اكسيد آهن و سيليس را در كوره هاي كوپل ذوب مي كنند. چدن خام را قبلاً در كنورتورهاي «بسمر» تصفيه كرده و درجه‌ي خلوص آن را بالا مي برند و سپس به پاتيل عمليات پودلاژ منتقل مي كنند. معمولاً سرباره‌ي سيليكات آهن را با ذوب اكسيد آهن و مواد سيليس دار در كورهـي «زيمنس – مارتين» تهيه مي كنند و در پاتيل مخصوص ريخته و در زير ماشين عمليات قرار مي دهند.
در مرحله‌ي بعدي كه «عمليات كليدي» ناميده مي شود، فلز اصلي با سرباره مخلوط مي شود. براي اين كار مقدار معيني از فلز اصلي تصفيه شده كه به صورت مايع است در دماي تقريباً   به پاتيل حاوي سرباره‌ي مايع كه دماي آن در حدود   است ريخته مي شود (شكل 1-8).

شكل (1-8): عمليات كليدي در توليد آهن كار شده (شركت A.M.Byers)
براي اينكه آهن بخوبي توزيع شده و با سرباره مخلوط يكنواختي را تشكيل دهند، دستگاه به طور خودكار نوسان كرده و به جلو و عقب حركت مي كند. از آنجايي كه درجه‌ي حرارت سرباره به مقدار قابل توجهيي پايين تر از دماي ذوب چدن است، بنابراين، چدن بلافاصله پس از ريخته شدن در پاتيل سرباره به طور سريع و مداوم انجماد پيدا مي كند. چدن مايع معمولاً داراي مقدار زيادي گاز به صورت محلول است، اما با انجماد چدن اين گازها ديگر نمي‌توانند به صورت محلول باقي بمانند و در نتيجه آزاد مي شوند. انجماد سريع چدن سبب مي شود كه اين گازها به صورت انفجارهاي كوچكي از فلز جدا شده و آن را به صورت تكه هاي كوچكي در داخل پاتيل سرباره در بياورد. با توجه به سروصدايي كه اين عمليات ايجاد مي كند آن را «شاتينگ» مي نامند. با توجه به اينكه چدن در دماي جوشكاري بوده و سرباره‌ي سيليسي به صورت سيال مي‌باشد، تكه هاي چدن به صورت گلوله هاي اسفنجي كوچكي به هم چسبيده و در زير پوششي از سرباره قرار مي گيرند.
اضافي سرباره را بيرون ريخته و چدن اسفنجي را در وزنهاي تقيريباً 2500 الي 3500 كيلوگرم زير پرس قرار مي دهند. در زير پرس مقدار اضافي سرباره مجدداً جدا مي شود و گلوله هاي خميري چدن كه آغشته به سرباره هستند به هم جوش مي خورند و به صورت «شمشه» در مي آيند. شمشه را مجدداً زير پرس قرار مي دهند و سطح مقطع آن را كاهش داده به صورت شمشال درمي‌آورند. اين شمشال ديگر چدن نيست بلكه آهن كار شده است كه حالا مي‌توان آن را مجدداً حرارت داده با  نورد انواع صفحه، ميله، مفتول و لوله و غيره توليد كرد.
1-5-2-1) خواص و كاربرد آهن كار شده:
آهن كار شده‌ي مرغوب معمولاً از روي محتواي اندك مقدار كربن و منگنز تشخيص داده مي شود. بدين معني كه عموماً در آهن كار شده با كيفيت مطلوب مقدار كربن كمتر از 08/0 % و مقدار منگنز ير 06/0% است. مقدار گوگرد خيلي پايين بوده و مقدار سيليسم بين 10/0 و 20/0% است كه تقريباً تمامي آن در سرباره متمركز مي شود. مقدار سرباره نيز از نظر وزني معمولاً  1 الي 3% تغيير مي كند.
نمونه از آناليز شيميايي آهن كار شده در زير آورده مي شود:
عنصر    درصد
كربن    06/0
منگنز    045/0
سيليسيم    101/0
فسفر    068/0
گوگرد    009/0
سرباره از نظر وزن    97/1
جدول (1-3): تركيب شيميايي آهن كار شده
از آنجايي كه آهن كار شده يك ماده‌ي مركب است، روشهاي متعددي وجود دارد كه بوسيله‌ي آنها مي توان آهن كار شده را از فولاد تشخيص داد. شكل (1-9) شكست رشته‌اي آهن كار شده را نشان مي دهد، در حالي كه سطح شكست فولاد دانه دانه و به صورت بلوري است.

شكل (1-9): شكست رشته اي آهن كار شده، شكست بلورين فولاد
توزيع يكنواخت سرباره در زمينه‌ي فريت بوسيله‌ي تصوير ميكروسكوپي مقطع عرضي يك نمونه در شكل (1-10-الف) بوضح ديده مي شود. در برش طولي همين نمونه رشته هاي نخ مانندي ديده مي شوند كه همان دانه هاي سرباره هستند كه به موازات جهت نورد كشيده شده اند (شكل 1-10-ب)

شكل (1-10): ساختار ميكروسكوپي آهن كار شده، سرياره در يك زمينه‌ي فريت، (الف) قطع عرضي، (ب) مقطع طولي، در نايتال 2% اچ شده، و بزرگنمايي 100 برابر.
خواص مكانيكي آهن كار شده تقريباً مشابه آهن خالص است اما به علت طبيعت توزيع سرباره، استحكام كششي و نرمي آن در جهت طولي يا در جهت نورد بيشتر از جهت عرضي (عمود بر جهت نورد) مي باشد. در جدول (1-4) خواص مكانيكي يك نمونه از آهن كار شده در جهت هاي طولي و عرضي داده شده است. با بهبود روش هاي نورد مي توان استحكام كششي و نرمي آن را در هر دو جهت تا اندازه‌اي يكسان كرد.
خاصيت    طولي    عرضي
استحكام كششي PSI    48000-50000    36000-38000
نقطه‌ي تسليم PSI    27000-30000    27000-30000
ازدياد طول % in & in    18-25    2-5
كاهش سطح مقطع %    35-45    3-6
جدول (1-4): خواص كششي آهن كار شده
مي توان استحكام آهن كار شده را با آلياژ كردن آن افزايش داد. معروفترين آلياژهاي آهن كار شده آنهايي هستند كه 5/1 الي 5/3 % نيكل دارند. در جدول (1-5) خواص مكانيكي آهن كار شده‌ي خالص و آلياژهاي نيكل دار آن مقايسه شده‌اند.
خاصيت    آهن كار شده بدون آلياژ    آهن كار شده‌ي نيكل دار
استحكام كششي PSI    48000    60000
نقطه‌ي تسليم PSI    30000    45000
ازدياد طول % in & in    25    22
كاهش سطح مقطع %    45    45
جدول (1-5): خواص كششي آهن كار شده بدون آلياژ و نيكل دار
آزمايش ضربه‌ي شاري نشان مي دهد كه آلياژ نيكل دار آهن كار شده در دماهاي زير صفر استحكام خود را در مقابل ضربه همچنان به مقدار قابل ملاحظه اي حفظ مي كند.
يكي از ويژگي هاي عمده‌ي آهن كار شده مقاومت آن در مقابل خوردگي است، وقتي در محيط خورنده قرار مي گيرد بزودي لايه‌ي نازكي از اكسيد آهن سطح آن را مي پوشاد. با ادامه‌ي خوردگي رشته هاي سرباره وارد عمل شده و خاصيت منوزنگ از خود نشان مي دهند. لايه‌ي اكسيد اوليه به صورت متراكم و يكنواخت بوسيله‌ي رشته هاي سرباره به سطح فلز مي چسبد و به اصطلاح لايه‌ي اكسيد بوسيله‌ي اين رشته ها ميخكوب شده و سطح فلز را از اكسيداسيون بيشتر حفاظت مي كند.
آهن كار شده معمولاً براي توليد انواع لوله هاي استاندارد ميخ، سيم خاردار، وسايل جوشكاري مصرف مي‌شود و به صورت صفحه، ورق، لوله و پروفيل‌هاي ساختماني عرضه مي گردد. كاربردهاي صنعتي آن بيشتر در صنايع كشتي سازي، ساخت ادوات كشاورزي، صنايع نفت و توليد مصالح ساختماني معمول است.
 
فصل دوم: چدن شناسي عمومي
2-1) طبيعت چدن ها:
«ژوزف گلانويل» درباره چدل ها چنين مي نويسد: «چدن فلز ساده اي شبيه آهن به نظر مي رسد، ليك در طبيعت خود رمز و رازهاي زيادي را نهفته دارد» بيشتر اين ؟؟ تمامي آنها در طي سيصد سال گذشته با به كارگيري تركيبي از مهارت، دانايي ريخته گران و دانشمندان حل شده و امروزه خانواده‌اي از اين آلياژها را با تركيب منحصر به فردي از قيمت پايين و قابليت تغيير مهندسي مناسب در اختيار مهندسين طراح قرار داده است. مجموعه‌ي متنوعي از قيمت تمام شده توليد پايين توأم با قابليت ريخته گري، استحكام، قابليت ماشين كاري، سختي، مقاومت در برابر سايش، مقاوم در برابر خوردگي، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در اين آلياژ آن را از ساير آلياژها ريختگي آهني متمايز ساخته است.
از لحاظ جنبه‌ي تعريفي آلياژ چدن، چدن نوعي آلياژي سه تايي از آهن – كربن و سيلسيم هستند كه در آنها عناصري نظير منگنز، فسفر و گوگرد نيز وجود دارد. علاوه بر آن، فلزاتي مانند كرم، نيكل، موليبدن، مس، منيزيم، سديم، لانتانيم و واناديم (در مقادير كم يا زياد) هم مي توانند در چدن ها موجود باشند.
2-2) خصوصيت چدن ها:
خصوصيات چدن ها به دو زمره‌ي برتري ها و كاستي ها تقسيم بندي مي‌شوند كه هر قسمت از اين خواص را به طور مجزا توضيح خواهيم داد:
2-2-1) برتري ها:
- دارا بودن نقطه‌ي ذوب و ريخته گري پايين: برخلاف فولادها كه در ذوب آنها اكثراً نياز به استفاده از كوره هاي برقي مي باشد چدنها را مي توان در انواع كوره ها، با سوختهاي مايع – جامد و گازي ذوب نمود. استفاده از كوره هاي زميني و كوره هاي دورا در واحدهاي كوچك ريخته گري ايران كه اكثراً با سوخت مايع نظير مازوت كار مي كنند – نتيجه مستقيم سهولت ذوب چدن ها در اين نوع كوره هاست. استفاده از كوره هاي كوپل در واحدهاي متوسط و بزرگ ريخته گري رايج بوده و همچنين در اكثر چدن ريزيهاي بزرگ ايران و جهان از كوره هاي القايي و ذوب قراضه فولاد نيز استفاده مي نمايند.
- انعطاف پذيري در توليد: انواع روشهاي ريخته گري نظير ريخته گري در قالبهاي ماسه اي – دائمي و فلزي، تحت نيوري گريز از مركز و حتي ريخته‌گري تحت فشار (بخصوص براي قطعات كوچك) را مي توان در مورد قطعات چدني به كار برد.
- سهولت در طراحي قطعات: طراحي قطعات چدني در مقايسه با ديگر فلزات و آلياژها با سهولت بيشتري انجام شده زيرا تغييرات انجام شده زيرا تغييرات جزئي در طراحي قطعات تأثيرات بدي بر خواص آنها ندارد.
- ارزاني قطعات توليدي (بازده ريخته گري): برحسب تعريف بهره دهي قطعات ريختگي عبارت است از:
رابطه‌ي (2-1):
                           
 
از آنجايي كه چدنها (منظور چدنهايي است كه قسمت اعظم كربن در آنها به صورت گرافيت آزاد باشد) به حداقل مقدار تغذيه نياز داشته (و حتي در مواردي نياز به تغذيه گذاري ندارد) لذا بهره دهي قطعات چدني مي تواند تا بالاي 90% نيز برسد. دلايل ديگر قسمت نسبي پايين قطعات چدني آن است كه مي توان آن را در انواع كوره هاي ساده و با سوختهاي ارزان ذوب كرد و از طرف ديگر مواد نسوز مصرفي در تهيه قالبها، جداره كوره ها و پاتيلها (در مقايسه با مواد نسوز در فولاد ريزي) انواع ارزانتري مي باشند.
- يكنواختي خواص مكانيكي: منظور از يكنواخت بودن خواص مكانيكي، عدم تغيير اين خواص در جهات مختلف يك قطعه ريختگي است. چنانچه از نقاط مختلف يك قطعه ريختگي و در جهات متفاوت نمونه هايي بريده شده و تحت آزمايش مكانيكي قرار گيرد مشخص مي شود كه اين نمونه ها داراي خواص يكساني هستند. اين پديده را اصطلاحاً خواص ايزوتروپي (همسويي) قطعه مي‌نامند. قطعاتي كه (نظير فولادهاي كار شده، بيشتر فولادهاي آلياژي ريختگي، مس – آلومينيم و آلياژهاي آنها) داراي خواص مختلف در جهات متفاوت هستند را از نظر خواص مكانيكي غير ايزوتروپ (چند سو) مي نامند. از آنجايي كه يك قطعه ريختگي در هنگام كار، در جهات مختلف تحت تنشهاي مكانيكي قرار مي گيرد لذا خواس ايزوتروپي از محاسن آنها به شمار مي رود (به هر حال در بعضي از شرايط خاص، نظير پره توربينها چندسويي خواص مكانيكي قطعات مطلوب تر است). چدنا اصولاً از نظر خواص مكانيكي، همسو (ايزوتروپ) بوده و لذا از اين نظر داراي مزيت خاص خود مي باشد.
- مقاومت در مقابل سايش: از آنجايي كه گرافيت ماهيتاً خاصيت روغنكاري دارد لذا چدنهايي كه داراي گرافيت آزاد هستند داراي مقاومت خوبي در مقابل سايش هستند. از طرف ديگر گرافيت خاصيت جذب روغن را دارا بوده و لذا در ساخت بعضي از ياتاقانها مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.
- قابليت جوشكاري: اگرچه جوشكاري قطعات فولادي با سهولت بيشتري در مقايسه با چدنها انجام مي شود به هر حال جوشكاري قطعات چدني توسط جوشكار ماهر به سهولت امكان پذير است.
- ماشين كاري خوب: به علت حضور گرافيت در چدنها، براده هاي حاصل از ماشينكاري منقطع بوده ولذا چدنها داراي قابليت ماشينكاري خوب و سطوح تمام شده تميز و صافي مي باشند.
- سهولت ريخته گري قطعات: توليد قطعات ريخته گري چدن با ضخامتهاي چند ميليمتر تا چند ده سانتيمتر، قطعات با دقت ابعادي بالا، كيفيت سطحي خوب – و پيچيدگي زياد – قطعات بسيار سنگين – قطعات ريختگي با خواص و ساختارهاي چندگانه (نظير قطعاتي كه داراي سطوحي سخت و مغزي نرم هستند و يا قطعاتي كه سطوح بيروني و دروني آن داراي خواص متفاوت است) به سهولت امكان پذير است. مهمترين دليل بالا بودن حجيم توليد چدنها در مقايسه با ديگر فلزات و آلياژهاي ريختگي در همين خصوصيت خوب آنها نهفته است.
- خواص گسترده و متنوع مكانيكي قطعات: بعد از فولادهاي ريختگي، چدنها گسترده ترين رديف مشخصات مكانيكي را دارا بوده و استحكام كششي آنها از 000/50 تا 000/150 پوند بر اينچ مربع (350 تا 1035 نيوتن / ميليمتر مربع) و ازدياد طول نسبي 0-35 % برخوردار مي باشند. انواع جديد چدن با گرافيت كروي آستمپر شده داراي خواص مكانيكي (105 كيلوگرم بر ميليمتر مربع استحكام كششي و حدود 10% ازدياد طول نسبي) معادل اكثر فولادهاي كم آلياژي بوده و در موارد بسيار (نظير ميل لنگ، چرخ دنده ها، چرخهاي قطار و غيره) جايگزين اين نوع فولادها گرديده است.
- عدم حساسيت در مقابل زبري سطوح: بعضي از فلزات و آلياژها از جمله فولادها در مقابل سطحي (حضور شيارهاي ريز روي سطح قطعات) حساس بوده و هنگامي كه قطعات در تحت تنشهاي متغير قرار مي گيرند در اثر يك خستگي زودرس شكسته و تخريب مي گردند. چدنها در مقابل خشونتهاي سطحي تحت تأثير كمتري قرار مي گيرند.
- قابليت جذب ارتعاش و صدا: قابليت جذب ارتعاش و خفه كردن صدا در فلزات و آلياژهاي مختلف متفاوت است. اگرچه زنگ ناقوس كليسا به عنوان يك خصوصيت مطلوب در بعضي آلياژها نظير برنزها شناخته شده اما در بسياري از قطعات، نظير پايه ماشينهاي تراش، كاسه چرخ اتومبيلها و به طور كلي قطعاتي كه در حركت بوده و تحت نوسانات ارتعاشي قرار دارند، خصوصيت جذب ارتعاشات و خفه كردن سروصدا مورد نياز است. از طرف ديگر در قطعاتي كه كاربرد آنها توأم با قرار داشتن در تحت تنشهاي متناوب است خاصيت جذب ارتعاش فلز مانع از تشديد تنشها شده و چون افزايش تنشها مي‌تواند موجب خستگي پيش هنگام قطعات گردد لذا خاصيت جذب ارتعاش در فلز به عنوان يك عامل افزايش عمر قطعات تلقي مي گردد.
- مقاومت در مقابل خوردگي و اكسيداسيون: انواع چدنهاي آلياژي مقاومت بسيار خوبي در برابر شرايط خورنده اسيدي – بازي داشته و از اين لحاظ داراي مصارف بسيار زيادي هستند. از طرف ديگر چدنهاي غيرآلياژي در درجات حرارتي پايين (زير   درجه سانتيگراد) داراي مقاومت بيشتري در مقابل اكسيداسيون (در مقايسه با فولادهاي ساده كربني غيرآلياژي) بوده و انواع آلياژي آن تا درجات حرارتي حدود 1000 درجه سانتيگراد در برابر اكسيداسيون مقاوم هستند.
2-2-2) كاستي ها:
- خواص مكانيكي: موارد مصرف چدنها محدود به مواردي است كه استحكام كششي قطعات از حدود 1035 نيوتن بر ميليمتر و ازدياد طول نسبي از 10% تجاوز ننمايد. در حالي كه در بعضي از انواع فولادهاي آلياژي (خانواده فولادهاي مارايجينگ) استحكام كششي آنها مي تواند به مرز 2000 نيوتن بر ميليمتر مربع (200 كيلوگرم بر ميليمتر مربع) نزديك گردد. از طرف ديگر اكثر قطعات فولادي از نظر استحكام در رديف 1000 نيوتن بر ميليمتر قرار داشته ولذا در اين رديف استحكام چدنها جايگزين بسيار خوبي براي آنها مي باشد. مقاومت به ضربه فولاد نيز از مقادير مربوط به چدنها بالاتر بوده ولذا براي قطعاتي كه در تخت ضربه هاي شديد قرار مي گيرند نظير فك هاي سنگ شكنها، فولادها داراي رجحان بيشتري هستند.
- قابليت شكل پذيري مكانيكي: چدنها قابليت كارپذيري چنداني نداشته ولذا امكان تهيه ورق، نبشي، سپري و تيرآهن در آنها وجود ندارد. به هر حال در سالهاي اخير انجام كار مكانيكي بر روي چدنهاي مالي بل فريتي و بعضي از انواع چدن با گرافيت كروي مطرح شده معهذا چدنها هرگز تاكنون نتوانسته‌اند اين خصوصيت مهم را به خود اختصاص دهند.
- مقاومت در مقابل سايش: در مواردي كه مقاومت در مقابل سايش بسيار بالايي (سختي تا حدود 900 پرنيل) مورد نظر باشد، سطوح قطعات فولادي را مي توان بطريق كربونيتروره كردن و يا نيتروره كردن سخت كرد. در حالي كه سختي سطوح قطعات چدني را در اكثر موارد فقط مي توان تا مرز 600 برنيل بالا برد – ذكر اين نكته ضروري است كه سختي اكثر قطعات مقاوم در برابر سايش در رديف 400 تا 600 برنيل قرار داشته و سختيهاي بسيار بالا محدود به موارد مصرف خاص نظير بعضي از چرخ دنده ها، ابزارهاي برشي و قالبها مي گردد.
- قابليت برشكاري و جوشكاري: برشكاري فولادي از طريقه شعله (اكسي استيلن و غيره) به سهولت امكان پذير بوده در حالي كه برشكاري قطعات چدني نياز به وسائل و روشهاي خاص دارد. به همين ترتيب جوشكاري قطعات فولادي با سهولت بيشتري انجام مي شود.
در جدول (2-1)، مي توان به تفاوت خواص انواع مختلف چدن ها و فولاد ريختگي (3/0% كربن) پي برد.

جدول (2-1): مقايسه خواص چدن ها و فولاد (5 = بدترين، 1 = بهترين)
چدن سفيد W.I      چدن فاكتري F.I     چدان داكتيل S.I
فولاد كربني C.S     چدن ماليبل M.I
2-3) انواع چدن ها:
چدن ها به دليل ريخته گري اشكال پيچيده با هزينه‌ي پايين توليد و قيمت تمام شده نسبتاً پايين جزء يكي از كاربردي ترين مواد صنعتي مي باشد؛ لذا شناخت انواع چدن ها امريست مهم و ضروري. در كتب و مقالات به ثبت رسيده، چدن‌ها بر اساس پارامترهاي مختلفي تقسيم بندي مي شوند كه محقق نوع متداول و شكل امروزي تر از اين دسته بندي را در قسمت زير به تفصيل آن پرداخته است.
2-3-1) چدن براي مقاصد عمومي (معمولي):
اين چدن ها جزء عمده ترين نوع اين آلياژ است كه براي تمامي آنها مشخصه‌هاي فني وجود دارد؛ بجز نوع نسبتاً جديد آن، يعني چدن با گرافيت فشرده.
اين چدن ها در نمودار درختي زير تقسيم بندي شده است:








مشخصه هاي به كار گرفته شده براي معرفي چدن ها در برخي از كشورهاي مختلف در جدول (2-2) و مشخصات استاندارد چدن ها در بريتانيا در جدول (2-3) از نظر مي گيرند.

جدول (2-2): انتخاب مشخصه هايي از چدن هاي خاكستري و گرافيت كروي
جدول (2-3): مشخصات استاندارد بريتانيا در مورد چدن هاي عمومي
(توضيح: اولين عدد نشانگر مقاومت به كشش و دومي به درصد ازدياد طول مربوط است).
اكثر خواص مكانيكي مي تواند به مشخصه مقاومت كششي ارجاع داده شود، همان گونه كه در جدول (2-4) آمده است. اگرچه مقاومت به كشش يا حد تسليم ممكن است ملاك يا ميزاني براي طراحي نباشد. با افزايش ارقام درجه چدن تمامي خصوصيات مورد انتظار مهندسي افزايش نمي يابد و انتخاب يك درجه ويژه يا نوع چدن بر اساس بهترين تركيب خواص براي محل مورد استفاده از آن، انجام مي گيرد.

جدول (2-4): امتداد كلي افزايش خصوصيات فيزيكي و مكانيكي چدن‌هاي معمولي
در قسمت هاي زير به خلاصه اي از شكل گيري و متالورژي چدن با مقاصد عمومي پرداخته ايم. كه به دليل انتقال مباحث چدن نشكن، چدن خاكستري و چدن فشرده به فصل سوم (چدن شناسي اختصاصي) و تشريح بيشتر از اين نوع چدن ها، در قسمت زير فقط به تشريح، چدن ماليبل و سفيد مي پردازم.
2-3-1-1) چدن ماليبل (چدن چكش خوار):
چدن ماليبل (چكش خوار)، ابتدا توسط «رئومور» ساخته شد. اين آلياژ آهني جز خانواده‌ي بزرگ چدن ها مي باشد و قسمت آن به چند صد سال مي رسد. مصرف عمده اين نوع چدن در صنايع خودرو و اتصالات آب و گاز مي باشد. اين خانواده از چدنها از طريق اعمال عمليات حرارتي (آنيلينگ) روي چدنهاي سفيد توليد مي گردند.
ماليبل (مالي بل)، براي اولين بار در سال 1346) براي مقاصد ويژه صنعتي در كارخانه‌جات ايران توليد شد. اين چدن به دليل ويژگي هاي خاص در بين چدنهاي ديگر جوابگوي اكثر خواسته‌ها است. اما عمليات حرارتي چدن ماليبل را مي توان جزء يكي از محدوديتهاي اين محصول دانست.
چدنهاي ماليبل داراي استحكام، قابليت انعطاف بيشتري از چدن خاكستري بوده و در مورد قطعات سبك و با ديواره هاي نازك گاهي از قطعات مشابه فولادي نيز بهتر عمل مي كنند. در ضمن از لحاظ چكش خواري و استحكام، آن را مي توان همتراز با فولادهاي ساده كربني داشت. از دلايل اصلي استفاده از اين نوع چدن، چقرمگي مناسب آن است كه موجب شده در ساخت قطعاتي از جمله قيدها، اكسل، پوسته ديفرانسيل، زير فنري كاميون، ابزارهاي دستي، اتصالات آب و گاز و پايه هاي نگهدارنده مقره‌هاب برق (شكل 2-2) مورد استفاده قرار گيرد.

شكل (1-1): نگهدارنده خطوط انتقال نيرو شبكه‌ي برق رساني، ساخته شده از چدن ماليبل
چدنهاي ماليبل از نقطه نظر مباحث متالورژيكي از نوع چدنهاي هيپويوتكيتكي كم آلياژ و يا غيرآلياژ هستند و به منظور ايجاد گرافيتهاي كروي، فشرده (منفجر شده يا برفكي) و در نتيجه رسيدن به مجموعه‌اي از خواص مكانيكي مانند استحكام و چكش خواري، عمليات آنيل كردن بر روي آنها انجام مي گيرد.
سپس از ريخته گري چدن خاكستري و عمليات كوئنچ (سريع سردي)، كربن بصورت تركيبي در ساختار چدن سفيد ظاهر مي شود. سپس اين نوع چدنها را براي بدست آوري خواص مطلوب و يا رساندن به چدن ماليبل آن را تا دماي آستينتي حرارت داده و قطعات را به مدت كافي در اين دما نگه مي دارند، نتيجه اين عمل آن است كه كاربيد آهن ساختار قبلي تجربه مي شود.
سپس از اتمام مرحله‌ي اول آنيل ساختار داراي كربن برفكي در زمينه آستينت، اشباع شده از كربن مي باشد. در مرحله دوم عمليات حرارتي، مي توان با تنظيم سرعت سرد كردن (با استفاده و يا بدون استفاده از يك مرحله توقف) ساختار را از فريت به پرليت تغيير داد. سرعت سرد كردن را مي توان جزء عوامل مهم در رسيدن به ساختار چدن تلقي كرد كه با سريع سرد كردن مي توان به خواص مطلوبي در چدن ماليبل رسيد.
چدنهاي ماليبل معمولاً به دو نوع زير تقسيم بندي مي شوند:
الف) چدن مالي بل فريتي، كه نوع متداول از اين نوع چدن بوده و داراي استحكام كمتر از چدنهاي پرليتي اما با قابليت انعطاف و چكش خواري بيشتر است. اين چدن به سهولت ماشينكاري شده و همچنين تحت عمليات مكانيكي در قالبها مي توان آنها را به اشكال مختلفي تغيير شكل داد. يكي از آشناترين موارد مصرف اين نوع چدنها توليد اتصالات آب در كارخانه ريخته گري ماليبل ايران مي باشد.
ب) چدن مالي بل پرليتي، اگرچه اين نوع چدن توسط زمينه پرليتي آن مشخص مي گردد اما چدنهاي ماليبل مارتنزيت تمپر شده نيز در اين گروه قرار مي گيرند. روش ريخته گري هر دو يكسان بوده و تفاوت آنها تنها در نوع عمليات حرارتي انجام يافته است. اين نوع چدنها داراي استحكام بالا و مقاومت سايشي خوبي بوده ولذا قطعاتي نظير چرخ دنده ها و شاتونها و يا اجزايي كه فلز ديگر در تماس است شناخته مي گردند.
2-3-1-2) چدن سفيد:
چنانچه تركيب شيميايي چدن در رديف مشخصي بوده و يا سرد شدن مذاب در قالب به مقدار كافي سريع انجام گيرد، كربن موجود در آن كلاً به صورت تركيب با آهن در مي آيد. اين تركيب را كه سمتيت مي نامند فازي است سخت و شكننده و قسمت اعظم ساختار اين نوع چدن را در بر مي گيرد.

شكل (2-5): ساختار نمونه اي از چدن سفيد (پويش و اچ شده) در زير ميكروسكوپ با بزرگ نمايي 100 برابر اجزاء سفيد كاربيد آهن بوده و منطقه‌هاي خاكستري پرليت هستند.
تفاوت اين نوع چدن با چدنهاي ديگر در آن است كه كربن آزاد در آن بسيار جزيي بوده و يا اصولاً محتوي هيچ گونه كربن آزادي نمي‌باشد. اين حالت، چدن را سخت و شكننده كرده و آن را معمولاً غيرقابل ماشينكاري مي سازد.
به علت حضور كربن تركيبي در اين نوع چدنها قطعات داراي مقاومت عالي در مقابل سايش مي باشند. نوع ديگري كه در اين گروه از چدنها قرار مي گيرد، چدنهاي تبريدي است (Chilled/ Irons) كه قسمتهايي از قطعات چدن خاكستري را كه نياز به مقاومت در مقابل سايش دارند به صورت چدن سفيد (از طريق سرد كردن آن قسمتها) در مي آورند. اين نوع چدنها كه براي موارد مصرف خاصي تهيه مي‌شوند معمولاً به صورت استاندارد در جداول ارائه نمي شوند، در شكل (2-6) نمونه اي از يك قطعه چدن سفيد نشان داده شده است.

شكل (2-6): غلطكهاي مخلوط كن ماسه از چدن سفيد كه به صورت سياه تاب مورد استفاده قرار مي گيرد.
نام چدن سفيد از رنگ مقطع شكست آن گرفته شده است. چنانچه قطعه اي از چدن سفيد شكسته گردد مقطع شكست آن نشان دهنده كريستالهاي سفيد رنگي نظير آنچه كه در شكل (2-7) نشان داده شده خواهد بود.


انجام پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

سفارش پایان نامه

نقشه