انواع چدن و کاربردهای آن

به طور کلی روش تولید چدن ها به این صورت است که مخلوط متناسبی از موادهایی مانند شمشهای آهن خام، براده ها و قطعات برگشتی ریخته گری و سایر افزودنیها همچون فرومنگنز، آهک و… را در داخل کوره های الکتریکی یا کوره کوپل میریزند تا ذوب شوند.

تقسیم بندی چدنها بر اساس تشکیل گرافیت

1- چدن گرافیت ورقه ای (GGL،GG )

2- چدن گرافیت کروی (GGG)

یا چدن خاکستری  DIN 1691) GG)چدن با گرافیت ورقه ای

بر اساس ترکیبات شیمیایی و سرعت سرد شدن در زمان انجماد، ورقه های گرافیتی با ابعاد و پراکندگی های متفاوتی شکل می می گیرند.

ویژگی های چدن خاکستری به شرح ذیل می باشد

1- عمل براده برداری در این نوع از چدنها به علت وجود گرافیت ها بسیار خوب است و همچنین مستهلک کننده ارتعاشات و روانکاو می باشد. 2- پایین بودن قابلیت جوشکاری. 3- هنگامیکه در مقاطع  بزرگ عمل خنک کردن به آهستگی صورت بگیرد گرافیتهای درشت آزاد می شوند که موجب می شود استحکام کم شود، لازم به ذکر است که استحکام در چدنها به عواملی همچون ضخامت دیواره ها بستگی دارد و این استحکام بوسیله قطرهای استاندارد شده امتحان می شود. 4- استحکام فشاری چدنها در حدود سه برابر استحکام کششی آن است.

کاربردهای چدن خاکستری (GG)

برای اجزاء پیچیده و جدار نازک با تحمل تنش مکانیکی کمتر مانند پوسته ها، محفظه ها، یاتاقان لغزشی، بوش خشک و قطعات گرم به کار برده می شود و همچنین در مدلسازی از چدن خاکستری برای صفحه مدل، مدلهای کوچک و قالبهای فلزی نیز استفاده می کنند.

  DIN 1693) GGG) چدن گرافیت کروی

از آنجایی که در این گونه از چدنها، گرافیت های آزاد در زمینه فلزی به صورت کره کامل هستند به چدن گرافیت کروی شهرت دارند. برخی از عنصرها مثل S و Pb اثر بدی روی شکل گیری گرافیت های کروی دارند از این جهت به این عناصر، عنصرهای مزاحم می گویند. برای اینکه گرافیتها بصورت کروی تجمع پیدا کنند می بایستی منیزیم را به صورت آلیاژ ( MgSi، MgNi ) به مذاب اضافه کنیم به علت آنکه منیزیم به آسانی قابل احتراق است.

ویژگی های چدن گرافیت کروی

به طور کلی خواص چدن گرافیت کروی  شبیه به چدن با گرافیت ورقه ای یا همان چدن خاکستری است ولی با این تفاوت که چدن گرافیت کروی دارای تغییر طول و استحکام بالاتری نسبت به چدن خاکستری است و همچنین چدن گرافیت کروی با زمینه پرلیتی از فولاد غیر آلیاژی مقاومت بالاتری به سایش دارد و با زمینه فرریتی دارای تغییر طول تقریبا برابر فولاد است.

کاربردهای چدن گرافیت کروی

این چدنها در اجزایی که نیاز به استحکام، تغیر طول و سختی بالا دارد استفاده می شود به عنوان نمونه در ساخت چرخنده ها، میل لنگ، محور عقب خودرو یا در ساخت میز ماشین تراش که دارای وزن زیادی بوده و از طرف دیگر باید نیروهای براده برداری را تحمل کند از چدن گرافیت کروی استفاده می کنند.

DIN 1694) GGL) چدن آستنیتی

این چدن از عناصر آلیاژی همچون منگنز، مس، کرم تشکیل شده است که تشکیل گرافیت های آن ممکن است بصورت ورقه ای یا کروی باشد.

کاربردهای چدن آستنیتی

از آنجاییکه چدن آستنیتی در برابر خوردگی و گرما از مقاوت زیادی برخوردار است در اجزایی مانند منیفلد، محفظه گاز و جعبه های عملیات حرارتی و… استفاده می شود. لازم به توضیح است که چدن سفید به چدنهایی می گویند که ترکیبات آن (Si-Mn ) در مورد ضخامت دیواره طوری تنظیم می شود که کربنها بعد از انجماد بصورت گرافیت آزاد تشکیل نمی شود بلکه در آهن بصورت کاربید آهن قرار می گیرد. کاربرد چدن سفید در اجزایی است که می بایستی از استحکام خیلی زیادی در برابر سایش داشته باشد و همچنین در لوله های دمش سند بلاست، غلتکها، گلوله های آسیاب و … می باشد.

چدن چکش خوار

به طور کلی چدن چکش خوار از طریق ذوب شدن آهن خام سفید ، براده های فولاد و افزوده Mn و Si در داخل کوره هایی مانند کوره الکتریکی و یا کوره کوپل بدست می آید. همانطور که می دانیم چدن چکش خوار یک نوع آلیاژ آهن – کربن است  و کربن و سیلیسیم آن به نحوی تنظیم می شود که فلز بدون هیچ گونه گرافیتی منجمد شود تا در نهایت کربن بصورت کاربید آهن در زمینه باقی بماند.

ویژگی ها و خواص چدن چکش خوار

خواص چدن چکش خوار زمانی بوجود می آید که یکسری عملیات حرارتی بر روی آن انجام شود تا زمانیکه بر رروی آن عملیات حرارتی صورت نگیرد همانند چدنGG از قابلیت ریخته گری خوبی برخوردار بوده ولی بسیار شکننده است. همچنین لازم به توضیح است که بعد از اینکه عملیات حرارتی بر روی چدن چکش خوار انجام شود این چدن شبیه فولاد می شود و با قابلیت تغییر طول زیادی همراه است.

انواع چدن چکش خوار

به طور کلی چدن چکش خوار دو نوع هستند که عبارت است از  چدن چکش خوار مغز سیاه GTS و چدن چکش خوار مغز سفید GTW که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

چدن چکش خوار مغز سفید

عملیات حرارتی بر روی چدن چکش خوار مغز سفید اصولا در سنگ معدن آهن که اکسیژن پس می دهد به عنوان مثال سنگ آهن خام یا در اتمسفر گازی اکسیدی صورت می گیرد.در نهایت این عوامل باعث می شود که از تمامی سطوح قطعه کربن گرفته شود و ساختار GTW تا یک عمق معین که حدودا 6mm هست به طور کامل فرریتی بشود. لازم به ذکر است که استحکام چدن چکش خوار مغز سفید به ضخامت دیواره بستگی دارد.

چدن چکش خوار مغز سیاه

در چدن چکش خوار مغز سیاه عمل کربن گیری صورت نمی گیرد در نتیجه میزان محتویات آن در مقایسه با چدن مغز سفید متفاوت تر است به عبارت دیگر چدن چکش خوار مغز سیاه از کربن کمتر و سیلیسیم بیشتر ی برخوردار است. از آنجایی که عملیات گرمایی GTS در دو مرحله و در اتمسفر خنثی (ماسه سیلیسی و گاز نیتروژن) انجام می شود باعث می شود که بر خلاف GTW از ساختار یکنواخت عملیات گرمایی  برخوردار باشد و لازم به ذکر است که استحکام چدن چکش خوار مغز سیاه هیچ گونه ارتباطی با ضخامت دیواره ها ندارد.

کاربرد چدن چکش خوار

به طور کلی از این چدنها بیشتر برای اجزایی که تهیه فولاد ریختگی آنها مشکل است به کار می روند.

کاربرد چدن چکش خوار مغز سفید

این نوع از چدنها در اجزاء جداره نازک مثل در پوشها، اتصالات لوله، کلیدها و اهرم ها به کار می روند همچنین قطعات کربن گیری شده قابلیت جوشکاری، لحیم کاری و نیز قابلیت فرم دادن سرد و گرم تا ضخامت 6mm را دارند.

کاربرد چدن چکش خوار مغز سیاه

این نوع از چدنها در اجزاء جداره کلفت که بعدا براده برداری می شوند به کار می روند مانند اجزاء موتور، پیستون، چرخ دنده ها، محفظه محور عقب و… همچنین از قابلیت ماشینکاری خوبی برخوردار هستند.