چه فولاد و چدن نامیده می شود. چدن. خواص چدن. چدن آلیاژی از آهن و کربن است. تاریخچه استفاده از چدن در چین باستان

آلیاژی از آهن و کربن را چدن می نامند. ما مقاله را به چدن چکش خوار اختصاص خواهیم داد. دومی در ساختار آلیاژی یا به شکل گرافیت یا سیمانیت موجود است. علاوه بر اجزای فوق، چدن حاوی ناخالصی هایی بر اساس مواد شیمیایی زیر است - سیلیکون، منگنز و غیره.

اجزای آلیاژی را می توان به آلیاژهای چدن اضافه کرد که تأثیر بسزایی بر پارامترهای فنی آنها دارد.

چدن در تولید محصولات با ریخته گری استفاده می شود، به عنوان مثال، محفظه ماشین ابزار، که تحت بارهای استاتیک و دینامیکی کوچک، از جمله بارهای چند جهته، کار می کند.

بر خلاف فولاد، چدن دارای پارامترهای ریخته گری خوب و قیمت پایین است. علاوه بر این، این ماده خام در تجهیزات برش فلز بهتر از اکثر آلیاژهای فولادی پردازش می شود. اما، از سوی دیگر، آلیاژهای چدن، صرف نظر از نوع، با مشکلات خاصی جوش داده می شوند. علاوه بر این، چدن دارای پارامترهای کم استحکام، سختی و شکنندگی است.

انواع چدن

درجه یک آلیاژ چدن با مقدار کربن و سایر مواد موجود در ترکیب آن تعیین می شود.

این رویکرد به ما اجازه می دهد تا انواع زیر را از این مواد تشخیص دهیم:

• سفید؛
• خاکستری (GOST 1412)؛
• چکش خوار (GOST 1215)؛
• با استحکام بالا (GOST 7293).

چدن سفید

در این آلیاژ کربن به صورت سمنتیت جمع آوری می شود. این درجه از مواد مقاوم در برابر سایش است و پارامترهای سختی خوبی دارد. در عین حال، در تجهیزات برش فلز بسیار ضعیف پردازش می شود.

چدن سفید به گروه های زیر تقسیم می شود:

• hypoeutectic با غلظت کربن از 2.14٪ تا 4.3٪.
• یوتکتیک - 4.3٪؛
• هایپریوتکتیک از 4.3٪ تا 6.67٪.

در سایر گریدهای چدن، کربن به شکل گرافیت است.

چدن خاکستری

کربن موجود در این گرید از چدن به صورت صفحه ای می باشد. چدن خاکستری همچنین حاوی اجزای زیر است:

• سیلیکون تا 0.8٪؛
• منگنز تا 0.3٪ و غیره

برای تولید ریخته گری از این ماده از قالب های ساخته شده از زمین ریخته گری یا فولاد استفاده می شود. به این گونه فرم ها قالب های سرد می گویند. حوزه کلیدی استفاده از چدن خاکستری مهندسی مکانیک است. از آن برای ساخت سازه هایی استفاده می شود که در صورت عدم ضربه زدن عمل می کنند، به عنوان مثال، تسمه V-چرخ، فنجان یاتاقان و غیره. یک آلیاژ چدن از این نوع به صورت زیر مشخص شده است: SCH 32 - 52. عدد اول نشان می دهد. مقاومت کششی، دوم محدودیت خمشی.

به عنوان بخشی از این ماده، کربن شکل لخته دار دارد. ترکیب شیمیایی این ماده تا 1.4% سیلیکون، 1% منگنز و ... را شامل می شود. چدن چکش خوار از چدن سفید ساخته می شود.

برای انجام این کار، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد، یعنی حرارت داده می شود و برای مدت زمان مشخص شده توسط فناوری در این حالت نگه داشته می شود. به این عمل لغزش می گویند. چدن چکش خوار به عنوان CN 45 - 6 مشخص شده است. عدد اول نشان دهنده استحکام کششی، و دومین ازدیاد طول به عنوان درصد است.

به عنوان بخشی از این چدن، کربن شکل کروی دارد. برای تولید چدن از این نوع، از اصلاح استفاده می شود، یعنی منیزیم وارد مذاب می شود. تشکیل کربن را به شکل آخال های کروی تضمین می کند. این راه حل باعث شد تا چدن از این درجه در تعدادی از خواص به فولادهای کربنی نزدیک شود. پارامترهای ریخته گری آن بیشتر از سایر مارک های آلیاژ چدن است، به استثنای خاکستری.

از چدن های این کلاس در تولید قطعاتی مانند پیستون، میل لنگ و اجزای سیستم ترمز استفاده می شود.

چدن با مقاومت بالا به شرح زیر مشخص شده است - HF - 45-5. عدد اول استحکام کششی و عدد دوم درصد کشیدگی را نشان می دهد.

ویژگی های تولید چدن چکش خوار

تولید چدن KCH دارای تعدادی ظرافت است که با ویژگی های ریخته گری و سایر خواص تعیین می شود.

چدن درجه BC که محصول اصلی چدن چکش خوار است، پارامترهای ریخته گری خیلی خوبی ندارد. به ویژه، سیالیت را کاهش داده، مقدار زیادی انقباض در طول خنک شدن دارد، و مستعد ایجاد عیوب ریخته گری مختلف است. اینها دلایلی هستند که در طول تولید باید فلز را بیش از حد گرم کرد و اقداماتی را برای مبارزه با عیوب ریخته گری انجام داد. تولید چدن چکش خوار را می توان با در نظر گرفتن اجباری انقباض و تغییر در ابعاد قطعات در هنگام جوشیدن انجام داد. قطعات کار نازک دارای حداکثر انقباض هستند، قطعات ضخیم دارای حداقل انقباض هستند. عملیات دم کردن در دمای 1350 - 1450 درجه سانتیگراد انجام می شود.

آنیل کردن (جوش گرفتن) مرحله اساسی در تولید چدن است. در کارگاه های جداگانه ای به نام لنگید تولید می شود. آماده سازی در قابلمه های ساخته شده از فولاد یا آلیاژهای چدن با درجات مختلف برای جوشیدن قرار می گیرد. می توان تا 300 قطعه ریخته گری را در یک گلدان قرار داد، بر اساس این واقعیت که حداکثر 1500 کیلوگرم در هر متر مکعب باید باشد.

چدن چکش خوار بیشترین استحکام خود را در گلدان های ساخته شده از چدن سفید با افزودن کروم و حداقل مقدار فسفر به دست می آورد. میزان مصرف گلدان با وزن اندازه گیری می شود و می تواند بین 4 تا 15 درصد وزن قطعه کار باشد. به همین دلیل است که افزایش دوام آنها در تعیین قیمت تمام شده چدن چکش خوار نقش زیادی دارد.

برای جلوگیری از تاب برداشتن ریخته گری های تمام شده، قرار دادن قسمت های خالی در گلدان ها باید با دقت خاصی انجام شود. آنها تا حد ممکن محکم گذاشته می شوند؛ برای تقویت اثر، قطعات کار با ماسه یا سنگ معدن پاشیده می شوند. این مواد از قطعات کار در برابر تغییر شکل و اکسیداسیون اضافی محافظت می کنند.

از کوره های الکتریکی برای تولید چدن چکش خوار استفاده می شود. این به دلیل این واقعیت است که در طول فرآیند جوشیدن باید امکان تنظیم دما، افزایش شدید در هنگام گرم کردن و کاهش سریع در مرحله گرافیتی شدن آن وجود داشته باشد. علاوه بر این، تنظیم مخلوط هوا در فر اضافی نخواهد بود.

اکثر کوره هایی که برای تولید چدن چکش خوار استفاده می شوند، کوره های صدا خفه کن هستند. یعنی محصولات حاصل از احتراق سوخت با دیگ هایی که قطعات کار در آن قرار می گیرند تماس پیدا نمی کنند.

ریخته گری های ساخته شده از آهن چکش خوار چندین بار عملیات تمیز کردن را انجام می دهند و پس از بازپخت، فیدرها برداشته و صاف می شوند. اولین تمیز کردن برای حذف ماسه های قالب گیری باقی مانده انجام می شود. برای تمیز کردن، از تجهیزات سندبلاست یا درام های غلتشی مخصوص استفاده می شود. حذف بقایای فیدر با استفاده از کاغذ سنباده انجام می شود.

شایع ترین عیوب در چدن چکش خوار عبارتند از:

• حفره های انقباض؛
• کم پر شدن؛
• ترک ها و غیره

برخی از عیوب را نمی توان با عملیات حرارتی بیشتر اصلاح کرد. لازم به ذکر است که تولید چدن چکش خوار مستلزم رعایت دقیق کلیه الزامات GOST، قوانین و مقررات تکنولوژیکی است. فقط در این مورد می توان در مورد به دست آوردن چدن چکش خوار با کیفیت بالا صحبت کرد که می تواند برای جایگزینی سایر مواد گران قیمت - فولاد و فلزات غیر آهنی استفاده شود.

انواع چدن چکش خوار

عیار آلیاژ چدن KCh به طور مستقیم با شرایطی که تحت آن آنیل انجام می شود، مرتبط است. پس از این عمل سه دسته چدن به دست می آید:

• فریتی؛
• پرلیت؛
• فریتی-پرلیتی.

اولی در ترکیب شیمیایی خود دارای فریت و کربن ساختار لخته ای است. دومی شامل پرلیت و گرافیت با ساختار لخته ای است. سومی حاوی فریت، پرلیت و کربن ورقه مانند است.

چدن پرلیتی چکش خوار ناشی از سرد شدن سریع قطعه کار در حالی که در ناحیه تجزیه است. در این صورت، علاوه بر فریت، ساختار چدن حاوی پرلیت خواهد بود. حتی با سرد شدن بیشتر قطعه کار تا دمای کمتر از 727 درجه باقی می ماند.

یعنی می توان گفت که ساختار چدن کاملاً با شرایط دمای بازپخت و وجود اجزای آلیاژی مرتبط است.

ویژگی های اصلی فلز

پارامترهای کلیدی چدن با مقدار کربن که شکل گرافیت دارد و وجود سیلیکون تعیین می شود. آلیاژ چدن چکش خوار پرلیت حاوی دو عنصر تشکیل دهنده دیگر - کروم و منگنز است.

تفاوت در ساختار چدن چکش خوار در خواص نهایی محصولات به دست آمده از آن نیز منعکس می شود. به عنوان مثال، قطعات کار ساخته شده از چدن فریتی سختی کمتری نسبت به قطعات ساخته شده از مواد پرلیتی دارند، اما در عین حال، شکل‌پذیری اولی افزایش می‌یابد. گرافیت به شکل ورقه‌ای، پارامترهای استحکام بالایی را به قطعات نهایی با شکل‌پذیری نسبتاً خوب ارائه می‌کند. محصولات ساخته شده از چدن KCH را می توان در دما و رطوبت اتاق تغییر شکل داد. این ویژگی بود که نام این ماده را تعیین کرد - چکش خوار. در واقع، این یک نام مشروط است و به این معنی نیست که قطعات تمام شده از آن با استفاده از تجهیزات آهنگری به دست می آیند. ریخته گری برای تولید محصولات استفاده می شود. خاصیت اصلی این ماده عدم وجود استرس در آن است.

خواص مکانیکی چدن داکتیل بین چدن خاکستری و فولاد است. یعنی چدن از این نوع دارای سیالیت بالا، مقاومت در برابر سایش، خوردگی و مواد تهاجمی است. علاوه بر این، این ماده دارای خواص استحکام بالایی است. بنابراین، قطعه ای با ضخامت دیواره 7-8 میلی متر می تواند فشار کاری تا 40 اتمسفر را تحمل کند. این اجازه می دهد تا از آن برای ساخت اتصالات خط لوله برای گاز و آب استفاده شود.

نباید فراموش کنیم که در دمای پایین، چدن بسیار شکننده می شود و در برابر ضربه بسیار حساس است.

خواص چدن های چکش خوار

خاصیت اصلی آلیاژ چدن KCh این است که دارای آخال کربن به اشکال مختلف است که استحکام و شکل پذیری آن را تعیین می کند. چدن با مقدار کم کربن (کربن زدایی شده)، در واقع تنها ماده ای از آلیاژهای چدن سازه ای است که به خوبی جوش داده شده و برای تولید سازه های فلزی جوشی استفاده می شود. برای جوشکاری، از محافظ گاز یا فن آوری لب به لب استفاده می شود. این درجه از چدن خود را برای پرس کردن، برجسته کردن و کاملاً به سادگی پر می کند خلاء و شکاف است. قطعات ساخته شده از آلیاژ چدن فریتی چکش خوار تحت پردازش سرد قرار می گیرند، در حالی که قطعات ساخته شده از آلیاژ پرلیت گرم می شوند.

چدن مورد استفاده در تولید از یک آلیاژ چدن سفید با بازپخت آن ساخته می شود. ساختاری که پس از انجام این عمل به دست می آید ممکن است فرم فریتی یا پرلیتی داشته باشد.

یکی از مزایای آلیاژ چدن چکش خوار این است که دارای خواص مقطعی یکنواخت است و علاوه بر این، در ماشین های تراشکاری به خوبی پردازش می شود.

پارامترهای اصلی فیزیکی و فنی یک آلیاژ چدن چکش خوار در GOST 1215-79 استاندارد شده است. علامت گذاری این ماده بر اساس مقادیر مجاز کششی و کشیدگی است. سختی مواد توسط ساختار و پارامترهای مقاومت و شکل پذیری با وجود گرافیت تعیین می شود.

باید درک کرد که خواص مواد نه تنها تحت تأثیر شکل، بلکه میزان گرافیت موجود در آلیاژ نیز قرار دارد. چدن چکش خوار در حضور پرلیت ریز و مقدار کمی گرافیت به حداکثر ویژگی های استحکام خود می رسد. حداکثر شکل پذیری و چقرمگی چدن این کلاس در حضور فریت و همان مقدار گرافیت حاصل می شود.

دامنه کاربرد

چدن چکش خوار کاربرد خود را در مهندسی مکانیک برای تولید ماشین آلات، قطعات منفرد خودرو، سازه ها و مکانیزم های مورد استفاده در حمل و نقل ریلی و غیره پیدا کرده است.

اغلب از ریخته گری فریت استفاده می شود که تا حدودی ارزان تر از بقیه هستند. ریخته گری پرلیت برای ساخت قطعاتی که برای محصولات و مجموعه هایی که تحت بارهای زیاد کار می کنند استفاده می شود.

از چدن چکش خوار برای تولید ریخته گری با دیواره نازک استفاده می شود که اندازه آن می تواند از 3 تا 40 میلی متر باشد.

اساس ساخت چدن یا فولاد آهن است. در طبیعت فلزی با رنگ نقره ای است و سختی کافی ندارد. این فلز عملاً در صنعت استفاده نمی شود و آلیاژهای مختلف آهن بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

چدن و ​​فولاد آلیاژهای آهن و کربن هستند، اما کیفیت فلز به محتوای این عناصر و ناخالصی ها بستگی دارد.

چدن

چدن محصول اولیه متالورژی است. ترکیب آن حاوی بیش از 2٪ کربن و مقدار قابل توجهی ناخالصی است که بر خواص فلز تأثیر می گذارد: منگنز، فسفر، سیلیکون، گوگرد، افزودنی های آلیاژی.

چدن فلزی شکننده است، به راحتی می‌توان آن را در اثر ضربه به قطعات خرد کرد، بنابراین پردازش و استفاده از آن کمتر عملی است. نوع کربن موجود در چدن بر خواص آن تأثیر می گذارد، بنابراین چندین نوع چدن متمایز می شود:

یک فلز خاکستری و نرم با نقطه ذوب پایین؛

سفید، با افزایش سختی، اما شکننده؛

چکش خوار، محصول ثانویه از چدن سفید.

با دوام بالا.

چگالی چدن 7000 کیلوگرم بر متر مکعب است.

فولاد

درصد کربن آلیاژ نباید از 2% تجاوز کند و آهن نباید کمتر از 45% باشد. 53٪ باقیمانده ممکن است حاوی مواد افزودنی آلیاژی و ناخالصی های مختلف باشد که به شما امکان می دهد خواص آن را تغییر دهید.

تعداد زیادی از انواع و طبقه بندی وجود دارد. بسته به تعداد عناصر اتصال، آنها متمایز می شوند:

آلیاژ کم؛

آلیاژ متوسط.

همچنین با مقدار کربن متمایز می شود:

کربن کم؛

کربن متوسط؛

کربن بالا.

کیفیت فلز تحت تأثیر وجود اجزاء غیر فلزی (اکسیدها، سولفیدها، فسفیدها) قرار می گیرد و طبقه بندی بر اساس کیفیت وجود دارد.

ویژگی کلی این است که فلزی با استحکام خوب، مقاومت در برابر سایش، سختی و مناسب برای انواع مختلف پردازش است. چگالی فولاد 7700 - 7900 کیلوگرم بر متر مکعب است.

با وجود تعداد زیادی از انواع چدن و ​​فولاد، می توان تفاوت های اصلی بین این فلزات را برجسته کرد:

فولاد استحکام، شکل پذیری و سختی بیشتری دارد.

این پلاستیک بیشتر است، بنابراین به خوبی برای پردازش (مهر زنی، آهنگری، نورد، جوشکاری)، محصولات چدنی با ریخته گری ساخته می شوند.

چدن هزینه کمتری دارد.

فولاد رسانایی حرارتی بالایی دارد ، کیفیت با سخت شدن بهبود می یابد و چدن به دلیل تخلخل فلز قادر به حفظ گرما است.

آلیاژها وزن مخصوص متفاوتی دارند.

متالورژی صدها نوع از هر دو آلیاژ را به بازار عرضه می کند که ویژگی ها و ویژگی های خاص خود را دارند، اما اجزای اساسی این فلزات آهن و کربن است. بنابراین فولاد و چدن را می توان در گروه آلیاژهای آهن-کربن ترکیب کرد.

چدن- آلیاژ آهن (Fe> 90٪) با کربن (C از 2.14٪ تا 6.67٪).
کربن می تواند در چدن به شکل گرافیت (C) یا سیمانیت (Fe3C) موجود باشد.
چدن همچنین حاوی ناخالصی های سیلیکون، منگنز، فسفر و گوگرد است.
چدن ها با خواص ویژه حاوی عناصر آلیاژی - کروم، نیکل، مس، مولیبدن و غیره هستند.

چدن پرمصرف ترین ماده برای ساخت قطعات ریختگی است که تحت تنش های نسبتا کم و بارهای دینامیکی کم استفاده می شود. از مزایای چدن نسبت به فولاد خواص ریخته گری بالا و هزینه کم است. چدن ها نیز در برش بهتر از اکثر فولادها هستند (به جز فولادهای اتوماتیک)، اما جوش پذیری ضعیفی دارند و استحکام، سفتی و شکل پذیری کمتری دارند.

بسته به وضعیت کربن در چدن، موارد زیر وجود دارد:
چدن سفید
چدن خاکستری(GOST 1412 - "چدن با گرافیت پولکی برای ریخته گری")
آهن چکش خوار(GOST 1215 - "ریخته گری های فلزی")
آهن انعطاف پذیر(GOST 7293 - "چدن گره ای برای ریخته گری")

چدن سفید

در چدن سفید، تمام کربن به صورت سمنتیت Fe3C در حالت متصل است.
چدن سفید دارای مقاومت سایش و سختی بالایی است، اما شکننده است و با برش ضعیف پردازش می شود، بنابراین در مهندسی مکانیک کاربرد محدودی پیدا می کند و عمدتاً برای پردازش به فولاد استفاده می شود.
بر اساس محتوای کربن، چدن خاکستری به دو دسته تقسیم می شود:
Hypoeutecticبا محتوای کربن از 2.14٪ تا 4.3٪
یوتکتیکبا محتوای کربن 4.3٪
هایپروتکتیکبا محتوای کربن از 4.3٪ تا 6.67٪.

در چدن های خاکستری، چکش خوار و با استحکام بالا، تمام یا بیشتر کربن به شکل گرافیت با اشکال مختلف است (به آنها گرافیت نیز می گویند).

چدن خاکستری

در ساختار چدن خاکستری، گرافیت صفحه ای شکل است.
چدن های خاکستری حاوی: 3.2-3.5٪ کربن، 1.9-2.5٪ سیلیکون، 0.5-0.8٪ منگنز، 0.1-0.3٪ فسفر و کمتر از 0.12٪ گوگرد است.
ریخته گری قطعات چدن خاکستری در قالب - قالب های خاکی یا فلزی ساخته می شود.
چدن خاکستری به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک استفاده می شود. با توجه به خواص مکانیکی کم ریخته گری های چدن خاکستری و سهولت تولید، از آنها برای ساخت قطعات برای اهداف کمتر بحرانی استفاده می شود، قطعاتی که در غیاب بارهای ضربه ای کار می کنند. به ویژه برای ساخت روکش، قرقره، تخت ماشینی و پرس استفاده می شود.
نمونه ای از نام گذاری چدن خاکستری: SC32-52. حروف نشان دهنده چدن خاکستری (GC)، عدد اول نشان دهنده مقاومت کششی (32 کیلوگرم بر میلی متر مربع یا 320 مگاپاسکال)، عدد دوم نشان دهنده مقاومت خمشی است.

آهن چکش خوار

در ساختار چدن چکش خوار، گرافیت به شکل پولکی است.
چدن های چکش خوار حاوی: 2.4-3.0٪ کربن، 0.8-1.4٪ سیلیکون، 0.3-1.0٪ منگنز، کمتر از 0.2٪ فسفر، بیش از 0.1٪ گوگرد نیست.
چدن چکش خوار از چدن سفید با حرارت دادن و نگهداری طولانی مدت به دست می آید. به این روش بازپخت گرافیتی یا جوشاندن می گویند.
نمونه ای از نام گذاری چدن چکش خوار: KCH45-6. حروف نشان دهنده چدن چکش خوار (CC)، عدد اول استحکام کششی (45 کیلوگرم بر میلی متر مربع یا 450 مگاپاسکال) و عدد دوم طول نسبی در درصد (6%) است.

آهن انعطاف پذیر

چدن داکتیل حاوی گرافیت ندولار است.
دارای بالاترین خواص مقاومتی است.
آهن داکتیل حاوی: 3.2-3.8٪ کربن، 1.9-2.6٪ سیلیکون، 0.6-0.8٪ منگنز، حداکثر 0.12٪ فسفر و بیش از 0.3٪ گوگرد است.
چدن با استحکام بالا با اصلاح (یعنی معرفی یک افزودنی اصلاح کننده - منیزیم) مذاب مایع تولید می شود. اصلاح‌کننده‌ها تشکیل اجزاء گرافیت کروی را تقویت می‌کنند، به همین دلیل خواص مکانیکی چنین چدنی به فولادهای کربنی نزدیک می‌شود و خواص ریخته‌گری بالاتر (اما کمتر از چدن خاکستری) است.
چدن با مقاومت بالا برای ساخت قطعات حیاتی مهندسی مکانیک - پیستون، سیلندر، میل لنگ، لنت ترمز استفاده می شود. لوله ها نیز از چدن با مقاومت بالا ساخته می شوند.
نمونه ای از تعیین چدن با مقاومت بالا: VC45-5. حروف نشان دهنده چدن با مقاومت بالا (DC)، عدد اول نشان دهنده استحکام کششی (45 kgf/mm2 یا 450 MPa)، عدد دوم نشان دهنده ازدیاد طول در٪ است.

چدن آلیاژی از آهن با کربن (محتوابیش از 2.14 درصد.
کربن در چدنممکن است درشکل سیمانیت و گرافیت
که در چدن.
چدن V

چدن آلیاژی از آهن با حاوی کربنبیش از 2.14٪ (حداکثر نقطه انحلال کربن درآستنیت در نمودار فاز).
کربن در چدنممکن است درشکل سیمانیت و گرافیت
که دربسته به شکل گرافیت و میزان سمنتیت، آنها را متمایز می کنند: کم رنگ، بی رنگ، چکش خوار و با استحکام بالا. چدن.
چدننگه داشتن ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، S، P)، و Vدر رویدادهای فردی نیز عناصر آلیاژی (کروم، نیکل، V، Al، و غیره).
معمولا، چدنشکننده

چکش خوار چدناز بازپخت طولانی رنگ سفید به دست می آید چدن, Vدر نتیجه، گرافیت پولکی شکل تشکیل می شود.
پایه فلزی این چدن: فریت و کمتر مرسوم پرلیت.
چکش خوار چدننام خود را به دلیل افزایش پلاستیسیته و ویسکوزیته (علیرغم اینکه تحت فشار قرار نمی گیرد) گرفته است.
چکش خوار چدنباعث افزایش استحکام کششی و افزایش مقاومت در برابر ضربه شده است.
از چکش خوار چدنآنها قطعاتی با اشکال پیچیده تولید می کنند: محفظه محور عقب خودرو، لنت ترمز، سه راهی، زاویه و غیره.

از جمله ریخته گری های مقاومتی کوچک از خاکستری چدنبارهای کششی و ضربه ای، این ماده باید برای قطعاتی که در معرض بارهای فشاری یا خمشی هستند استفاده شود.
که دردر ساخت ابزار ماشینی اینها پایه، قطعات بدنه، براکت ها، چرخ دنده ها، درایوها هستند.
Vصنعت خودرو - بلوک سیلندر، رینگ پیستون، میل بادامک، دیسک کلاچ.
ریخته گری خاکستری چدن نیز درمهندسی برق، برای تولید کالاهای مصرفی.

کربن در چدنممکن است درشکل سیمانیت، گرافیت یا Vهمان زمان به صورت سیمانیت و گرافیت.
ظاهر یک فاز دائمی - گرافیت V چدنممکن است دردر نتیجه جدا شدن مستقیم آن از محلول ضعیف (جامد) یا به دلیل تجزیه سمنتیت از پیش ساخته شده (با سرد شدن آهسته مذاب) چدنسمنتیت می تواند تحت تجزیه ResS - > Fe + GC با تشکیل فریت و گرافیت قرار گیرد.
فرآیند تشکیل در چدن(فولاد) گرافیت را گرافیت شدن می گویند.

توسط محتوای کربن چدنبه هیپوئوتکتیک تقسیم می شوند - 2، 14 ...
4.3٪ C، یوتکتیک - 4.3٪ C و هایپریوتکتیک - 4.3 ...
6.67٪ C کربن.
Hypoeutectic چدناز جمله 2، 14 ...
4.3% C، پس از سرد شدن نهایی دارای ساختار پرلیت، لدبوریت (پرلیت + سمنتیت) و سمنتیت ثانویه هستند.
یوتکتیک چدن(4.3٪ C) در دمای کمتر از + 727 درجه سانتیگراد فقط از لدبوریت (پرلیت + سمنتیت) تشکیل شده است.
Hypereutectic، که نمی توان آن را لغو کرد 4، 3...
6.67% C، در دمای زیر 727+ درجه سانتیگراد، از سمنتیت اولیه و لدبوریت (پرلیت + سمنتیت) تشکیل شده است.
در عمل، پرکاربردترین آنها هیپوئوتکتیک هستند چدن، از جمله 2، 4 ...
3.8٪ C کربن.
معنی جامد محتوای کربن در چدنبا ویژگی های تکنولوژیکی آن در هنگام ریخته گری تعیین می شود - اطمینان از سیالیت خوب.
سیالیت توانایی فلزات و آلیاژها است Vدر حالت مذاب، حفره قالب را پر کنید، خطوط و ابعاد ریخته گری را دقیقاً بازتولید کنید.
بزرگ شده محتوای کربن چدنبالاتر از 3.8% C منجر به افزایش شدید سختی و شکنندگی می شود.
سیالیت با آزمایش مارپیچ و مقدار آن با طول پر شدن قسمتی از مارپیچ تعیین می شود.
انقباض کاهش در ابعاد خطی و حجمی فلز غوطه ور است Vدر طول تبلور و سرد شدن آن شکل می گیرد.

در صنعت انواع چدنبا نوع زیر مشخص می شوند: تبدیل چدن- P1، P2؛
تبدیل چدنبرای ریخته گری (فرآوری - ریخته گری) - PL1، PL2، رنگدانه فسفر چدن- PF1، PF2، PF3، تبدیل با کیفیت بالا چدن- PVK1، PVK2، PVK3؛
چدنبا گرافیت لایه ای - SCh (اعداد بعد از حروف "SCh" به معنای مقدار مقاومت کششی است V kgf/mm)؛
ضد اصطکاک چدنخاکستری ضد اصطکاک - AChS، ضد اصطکاک با استحکام بالا - AChV، انعطاف پذیر ضد اصطکاک - AChK؛
چدنبا گرافیت کروی برای ریخته گری - HF (اعداد بعد از حروف "HF" به معنای مقاومت کششی موقت است V kgf/mm و ازدیاد طول نسبی (%).
چدنآلیاژ شده با خواص ویژه - Ch.

آلیاژهای آهن-کربن با محتوای کربن بیش از 2% به طور معمول چدن نامیده می شوند، صرف نظر از درجه آلیاژی. استثنا برخی از فولادهای ابزار و چدن های با سیلیکون بالا، به عنوان مثال، سیلال، که بسته به عیار، حاوی 1.6 تا 2.5٪ C است. تمایز پذیرفته شده بین سطح چدن و ​​سطح فولاد با حداکثر حلالیت همزمان است. کربن در آهن γ.

خواص چدن بر اساس کمیت، شکل و ماهیت توزیع اجزای ساختاری تعیین می شود. ترکیب فازی چدن به ترکیب شیمیایی، شرایط ذوب و شرایط تبلور چدن بستگی دارد.

نمودار فاز آهن-کربن

نمودار فاز آهن-کربن در محدوده غلظت از آهن تا سمنتیت در شکل نشان داده شده است. 1. خط ABCD مایع سیستم است، خط AHJECF جامدوس است.

سه خط افقی در نمودار (HJB، ECF و PSK) نشان دهنده وقوع سه واکنش ثابت است. در 14850 (خط HJB)، واکنش پریکتتیک LB+FN→AJ رخ می دهد. در نتیجه واکنش پریکتتیک، آستنیت تشکیل می شود. این واکنش فقط در آلیاژهای حاوی کربن از 0.1 تا 0.5٪ رخ می دهد. در 11300 (ECF افقی)، واکنش یوتکتیک LC→AE+C رخ می دهد. در نتیجه این واکنش، یک مخلوط یوتکتیک تشکیل می شود. مخلوط یوتکتیک آستنیت و سمنتیت لدبوریت نامیده می شود. این واکنش در تمام آلیاژهای سیستم حاوی بیش از 2 درصد کربن رخ می دهد. در 7230 (PSK افقی) واکنش یوتکتوئیدی AS→FR+C رخ می دهد. محصول تبدیل یک مخلوط یوتکتوئیدی است. مخلوط یوتکتوئیدی از فریت و سمنتیت پرلیت نامیده می شود.

همه آلیاژهای حاوی بیش از 0.02 درصد کربن، یعنی تقریباً تمام آلیاژهای صنعتی آهن-کربن، تحت تبدیل پرلیت (eutectoid) قرار می گیرند. بنابراین، نمودار آهن-کربن وقوع دگرگونی های یوتکتیک، یوتکتوئید و پریتکتیک را در این آلیاژها مشخص می کند.

شکل ظاهری نمودار آهن-کربن (در قسمت پیش سیمانی آن)، یعنی چینش خطوط روی نمودار، کاملاً مشخص و ثابت است. فقط مختصات (یعنی دما و غلظت مشخص ترین نقاط) تصفیه می شوند.

مقادیر مختصات نقاط روی نمودار آهن-کربن در جدول 1 ارائه شده است.

برنج. 1. نمودار آهن – کربن

میز 1.

نقاط مشخصه در نمودار آهن-کربن

اجزاء و فازهای آلیاژهای آهن-کربن

اجزای اصلی آلیاژهای آهن- کربن عبارتند از آهن، کربن و سیمانیت. آهن یک فلز انتقالی با رنگ نقره ای روشن است. نقطه ذوب بالایی دارد - 50±15390 درجه سانتیگراد. در حالت جامد، آهن را می توان در دو تغییر یافت. دگرگونی های چندشکل در دماهای 9110 درجه سانتیگراد و 13920 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در دماهای کمتر از 9110 درجه سانتیگراد، α-Fe با یک شبکه مکعبی در مرکز بدن وجود دارد. در محدوده دمایی 9110÷13920 C، γ-Fe با یک شبکه مکعبی وجهی محور پایدار است. در دمای کمتر از 7680 درجه سانتیگراد، آهن فرومغناطیسی و بالاتر از آن پارامغناطیس است. نقطه کوری آهن 7680 درجه سانتیگراد است.

آهن خلوص فنی دارای سختی کم (80 HB) و استحکام (استحکام کششی - σ = 250 مگاپاسکال) و ویژگی های شکل پذیری بالا ( ازدیاد طول نسبی - δ=50%). خواص ممکن است در محدوده های خاصی بسته به اندازه دانه متفاوت باشد.

آهن با مدول الاستیسیته بالایی مشخص می شود که وجود آن در آلیاژهای مبتنی بر آن نیز آشکار می شود و استحکام بالایی برای قطعات ساخته شده از این آلیاژها فراهم می کند. آهن محلول های جامد را با عناصر بسیاری تشکیل می دهد: با فلزات - محلول های جایگزین، با کربن، نیتروژن و هیدروژن - محلول های بینابینی.

کربن یک غیر فلز است. دگرگونی چندشکل دارد، بسته به شرایط تشکیل، به صورت گرافیت با شبکه کریستالی شش ضلعی (نقطه ذوب - 35000 درجه سانتیگراد، چگالی - 2.5 گرم بر سانتی متر مکعب) یا به شکل الماس با شبکه مکعبی پیچیده با یک عدد هماهنگی چهار (نقطه ذوب - 50000 درجه سانتیگراد).

از آنجایی که آهن علاوه بر تشکیل ترکیب شیمیایی Fe3C با کربن، دارای دو شکل آلوتروپیک است، فازهای زیر در سیستم وجود دارد: فاز مایع، سمنتیت، فریت، آستنیت.

فاز مایع در حالت مایع، آهن به راحتی کربن را به هر نسبتی حل می کند تا یک فاز مایع همگن تشکیل دهد.

سمنتیت ترکیبی شیمیایی از آهن و کربن (کاربید آهن) است که حاوی 67/6 درصد کربن است. دگرگونی های آلوتروپیک را تجربه نمی کند. شبکه کریستالی سمنتیت از یک سری هشت وجهی تشکیل شده است که محورهای آنها به یکدیگر متمایل هستند. نقطه ذوب سمنتیت به طور دقیق مشخص نشده است (1250، 15500 درجه سانتیگراد). در دماهای پایین، سمنتیت ضعیف فرومغناطیسی است و در دمای حدود 2170 درجه سانتیگراد خواص مغناطیسی خود را از دست می دهد.

سیمانیتدارای سختی بالا (بیش از 800 HB، به راحتی شیشه را خراش می دهد)، اما بسیار کم، تقریبا صفر، شکل پذیری دارد. چنین خواصی نتیجه ساختار پیچیده شبکه کریستالی است. سیمانیتقادر به تشکیل محلول های جامد جایگزین است. اتم های کربن را می توان با اتم های غیر فلزی جایگزین کرد: نیتروژن، اکسیژن. اتم های آهن - فلزات: منگنز، کروم، تنگستن و غیره. چنین محلول جامدی که بر پایه شبکه سمنتیت است سمنتیت آلیاژی نامیده می شود.

سیمانیت– این ترکیب ناپایدار است و تحت شرایط خاصی با تشکیل کربن آزاد به شکل گرافیت تجزیه می شود. این فرآیند از اهمیت عملی زیادی در شکل گیری ساختار چدن برخوردار است.

آلیاژهای آهن-کربن نیز دارای فازهایی هستند: سمنتیت اولیه (C I)، سمنتیت ثانویه (C II) و سمنتیت سوم (C III). خواص شیمیایی و فیزیکی این فازها یکسان است. خواص مکانیکی آلیاژها تحت تأثیر تفاوت در اندازه، مقدار و محل این رسوبات است. سمنتیت اولیه به شکل کریستال های لایه ای بزرگ از فاز مایع آزاد می شود. سمنتیت ثانویه از آستنیت آزاد می شود و به صورت شبکه ای در اطراف دانه های آستنیت (در صورت سرد شدن، اطراف دانه های پرلیت) قرار دارد. سمنتیت سوم از فریت آزاد می شود و به صورت آخال های کوچک در مرز دانه های فریت قرار دارد.

فریتدارای حلالیت محدود کننده کربن است: حداقل - 0.006٪ در دمای اتاق (نقطه Q)، حداکثر - 0.02٪ در دمای 7270 درجه سانتیگراد (نقطه P). کربن در عیوب شبکه قرار دارد. در دماهای بالاتر از 13920 درجه سانتیگراد فریت با دمای بالا با حلالیت کربن محدود 0.1٪ در دمای 14990 درجه سانتیگراد (نقطه J) وجود دارد.

خواص فریت به خواص آهن نزدیک است. نرم (سختی - 130 HB، استحکام کششی σв = 300 مگاپاسکال) و پلاستیک (ازدیاد طول نسبی δ = 30٪)، مغناطیسی تا 7680 درجه سانتیگراد است.

آستنیتγ-Fe (C) محلول جامد کربن میان بافتی در آهن γ است. در مرکز یک سلول مکعبی رو به مرکز یک اتم کربن قرار دارد. آستنیت دارای حلالیت حد متغیر کربن است: حداقل - 0.8٪ در دمای 7270 درجه سانتیگراد (نقطه S)، حداکثر - 2.14٪ در دمای 11470 درجه سانتیگراد (نقطه E). آستنیت دارای سختی 200÷250 HB، پلاستیک (ازدیاد طول نسبی – δ=40÷50%) و پارامغناطیس است. هنگامی که عناصر دیگر در آستنیت حل می شوند، خواص و حدود دمایی وجود ممکن است تغییر کند.

ریزساختار چدن ها

به دست آوردن ساختار خاصی از چدن به عوامل زیادی بستگی دارد: ترکیب شیمیایی چدن، فناوری ذوب و فرآوری فلزات در خارج از کوره، سرعت تبلور و سرد شدن مذاب در قالب و در نتیجه، ضخامت دیواره ریخته گری، خواص ترموفیزیکی مواد قالب و غیره. ساختار پایه فلزی چدن را می توان با عملیات حرارتی نیز تغییر داد. جدول 2 متداول ترین سازه ها و اجزای ساختاری چدن و ​​برخی از خواص آنها را نشان می دهد.

جدول 2.

سازه ها و اجزای ساختاری چدن

طبقه بندی چدن ها

طبقه بندی چدن ها بر اساس ترکیب شیمیایی

چدن علاوه بر آهن و کربن حاوی مقادیر مشخصی سیلیکون، منگنز، فسفر و گوگرد به عنوان ناخالصی دائمی است. از این میان فسفر و گوگرد از ناخالصی های مضر محسوب می شوند.

چدن ها بر اساس ترکیب شیمیایی به دو دسته بدون آلیاژ، کم، متوسط ​​و پر آلیاژ تقسیم می شوند. چدن های حاوی حداکثر 2% منگنز و تا 4% سیلیکون، تا 0.1% کروم و تا 0.1% نیکل بدون آلیاژ در نظر گرفته می شوند. اگر این عناصر به مقدار زیاد وجود داشته باشند یا ناخالصی خاصی داشته باشند، چدن آلیاژی در نظر گرفته می شود.

در چدن های کم آلیاژ، مقدار ناخالصی های خاص (نیکل، مس، کروم و غیره) معمولاً از 3٪ تجاوز نمی کند. در چدن با آلیاژ متوسط، میزان ناخالصی های آلیاژی 7-10٪ و در چدن با آلیاژ بالا به طور قابل توجهی بیش از 10٪ است.

با آلیاژ کم چدن، سعی در بهبود خواص عمومی آن، به دست آوردن ساختاری همگن، افزایش استحکام کششی و ارتجاعی با حفظ این خواص در هنگام گرم شدن، بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش، ضد اصطکاک و غیره دارند. با آلیاژ متوسط ​​و بالا، ترکیب محلول های جامد و کاربیدها به طور قابل توجهی تغییر می کند، به همین دلیل تغییر در ماهیت پایه فلزی بسیار مهم است.

طبقه بندی چدن ها بر اساس ساختار و شرایط تشکیل گرافیت

با توجه به درجه گرافیت، اشکال گرافیت و شرایط تشکیل آنها، انواع چدن زیر متمایز می شود: سفید، نیمه، خاکستری، چکش خوار و با استحکام بالا با گرافیت گره دار (نگاه کنید به نمودار شکل 2). ماهیت پایه فلزی چدن با درجه گرافیت شدن و آلیاژ شدن و همچنین نوع عملیات حرارتی تعیین می شود.

با توجه به درجه گرافیتی شدن، چدن سفید را می توان کمترین یا اصلاً گرافیتی نشده، نیم چدن را می توان تا حدی گرافیتی شده و چدن های باقیمانده را به طور قابل توجهی گرافیت دار در نظر گرفت.

برنج. 2. طرح طبقه بندی چدن

در چدن سفید و نیمه چدن، وجود لدبوریت (مخلوط مکانیکی از محلول جامد کربن در آهن و کاربید آهن) مورد نیاز است، اما در چدن به طور قابل توجهی گرافیت شده نباید لدبوریت وجود داشته باشد.

چدن سفید چدنی است که در آن تمام کربن در یک حالت پیوند شیمیایی است. چدن سفید بسیار سخت، شکننده و برش بسیار سخت است. ریزساختار چدن هیپویوتکتیک سفید بدون آلیاژ از لدبوریت، پرلیت و سیمانیت ثانویه تشکیل شده است. در چدن آلیاژی یا عملیات حرارتی شده، مارتنزیت یا حتی آستنیت را می توان به جای پرلیت به دست آورد. چدن سفید برای ساخت قطعات مقاوم در برابر سایش، مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. علاوه بر این، ریخته گری ساخته شده از چدن سفید با ترکیب مناسب برای تولید قطعات از چدن چکش خوار با آنیل گرافیتی استفاده می شود. چدن سفید به این دلیل نامیده می شود که الگوی شکست آن کریستالی سبک و تابشی است. آنچه مشخصه نیمه چدن است این است که همراه با لدبوریت دارای گرافیت نیز می باشد.

ساختار نیمه چدن پرلیت-لدبوریت با گرافیت است. در چدن های آلیاژی یا عملیات حرارتی شده به جای پرلیت می توان آستنیت، مارتنزیت یا بینیت به دست آورد.

چدن نیمه چدنی به این دلیل نامیده می شود که الگوی شکست آن ترکیبی از نواحی روشن (سفید) و تاریک (گرافیت شده) است. نیمه چدن سخت و شکننده است. در قطعات چدن سفید شده، لایه های سطحی دارای ساختار چدن سفید و هسته دارای ساختار چدن گرافیتی است. بین لایه های سطحی و هسته منطقه ای از آهن نیمه چدن وجود دارد.

چدن خاکستری رایج ترین ماده مهندسی است. چدن خاکستری با حروف C - خاکستری و H - چدن مشخص می شود. حروف با اعدادی دنبال می شوند که مقاومت کششی متوسط ​​(kgf/mm2) و تغییر شکل نسبی را نشان می دهند.

وجه تمایز اصلی چدن خاکستری عدم وجود مقدار غیرقابل قبول سمنتیت و لدبوریت و این واقعیت است که گرافیت در صفحه مقطع صیقلی شکل لایه ای دارد. زمانی که صفحات گرافیتی بسیار پراکنده باشند به آن نقطه نقطه می گویند. اشکال لایه‌ای گرافیت می‌توانند مستقیم بوده و دارای درجات گردابی متفاوتی باشند. برای به دست آوردن شکل لایه ای گرافیت، عملیات حرارتی و اصلاح خاصی لازم نیست. حذف اجزاء گرافیت از اشکال و ترکیبات نامطلوب با اصلاح مواد افزودنی گرافیت کننده به دست می آید. نوع شکست چدن خاکستری تا حد زیادی به مقدار گرافیت بستگی دارد: هر چه گرافیت بیشتر باشد، شکستگی چدن تیره تر است.

چدن خاکستری با فقدان تقریباً کامل کشیدگی نسبی (تا 0.5٪) و مقاومت ضربه بسیار کم مشخص می شود. این ویژگی چدن خاکستری نتیجه اثر ضعیف کننده بسیار قوی گرافیت پولکی بر روی پایه فلزی است.

از آنجایی که چدن خاکستری، صرف نظر از ماهیت پایه فلزی، شکل پذیری بسیار کمی دارد، آنها در تلاش هستند تا پایه فلزی پرلیتی را در آن به دست آورند، زیرا پرلیت بسیار قوی تر و سخت تر از فریت است. کاهش میزان پرلیت و افزایش میزان فریت در سازه به این دلیل منجر به از دست دادن استحکام و مقاومت در برابر سایش بدون افزایش شکل‌پذیری می‌شود.

در چدن های آلیاژی و عملیات حرارتی شده به جای پرلیت می توان آستنیت، مارتنزیت یا بینیت به دست آورد. آخال سمنتیت ثانویه و یوتکتیک عمدتاً نامطلوب است. تفاوت اساسی بین چدن با مقاومت بالا در شکل کروی گرافیت است که با وارد کردن اصلاح کننده های ویژه در چدن مایع به دست می آید.

شکل کروی گرافیت مطلوب‌ترین شکل در بین تمام اشکال شناخته شده است. گرافیت ندولار کمتر از سایر اشکال پایه فلزی را ضعیف می کند. پایه فلزی این چدن بسته به خواص مورد نیاز معمولاً پرلیتی، پرلیتی-فریتی و فریتی است. با آلیاژسازی و عملیات حرارتی نیز می توان پایه آستنیتی، مارتنزیتی یا بینیتی به دست آورد.

ممکن است مقدار معینی از گرافیت پولکی در ساختار چدن با مقاومت بالا مجاز باشد، مشروط بر اینکه خواص آن عیار مورد نیاز را برآورده کند. اشکال نامنظم (تحریف) گرافیت کروی نیز مجاز است. چدن با استحکام بالا با حروف HF و به دنبال آن اعدادی که میانگین مقدار مقاومت کششی (kgf/mm2) را نشان می‌دهند، مشخص می‌شود.

تفاوت اصلی چدن چکش خوار این است که گرافیت موجود در آن از بازپخت چدن سفید به دست می آید و حالت پولکی یا کروی دارد. شکل کروی از طریق اصلاح ویژه یا بازپخت کربن زدایی به دست می آید. گرافیت ورقه ای دارای تراکم و پراکندگی متفاوتی است که به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی چدن تأثیر می گذارد.

چدن چکش خوار نه تنها با فریت، بلکه با پایه فلزی فریتی-پرلیتی و پرلیتی تولید می شود.

چدن با پایه فریتی بیشترین شکل پذیری را دارد و به همین دلیل بیشتر از آن استفاده می شود. شکستگی چدن چکش خوار فریتی سیاه و مخملی است؛ با افزایش میزان پرلیت در ساختار، شکستگی سبک تر می شود.

چدن چکش خوار با حروف KCH و اعداد مشخص شده است. دو رقم اول نشان دهنده استحکام کششی (kgf/mm2) و دومی - ازدیاد طول نسبی (%) است.

طبقه بندی چدن ها بر اساس خواص

چدن را می توان بر اساس خواص مکانیکی و خاص آن دسته بندی کرد. بر اساس خواص مکانیکی، ریخته گری های چدن به سختی، استحکام و شکل پذیری تقسیم می شوند.

جدول 3.

طبقه بندی چدن بر اساس خواص.

GOST 7769-82 "چدن برای ریخته گری با خواص ویژه" 9 مارک چدن سفید مقاوم در برابر سایش را ارائه می دهد: مارک های کروم کم آلیاژ Chx3t، مارک های کروم بسیار آلیاژی Chkh9N5، WHO16، ChH16M2، WH22، ChHH29D2، ChHH29D2 CG7X4 و نیکل کم لوآر با نام تجاری Chn4x2. حرف اول مخفف "چدن" است. اعداد نشان دهنده محتوای عنصر آلیاژی است که به صورت درصد بعد از حرف مربوطه نشان داده شده است. اگر بعد از حرف عددی وجود نداشته باشد، محتوای عنصر آلیاژی مربوطه 1٪ است. سایر چدن های مخصوص آلیاژی نیز به همین ترتیب مشخص می شوند، به جز انواع ضد اصطکاک که حرف اول به معنای "ضد اصطکاک" است. همچنین ممکن است با اصطلاحات زیر مواجه شوید: «نوماگ» (چدن غیر مغناطیسی)، «نیرسیست»، «سیلال»، «نیکروسیلال» (مقاوم در برابر خوردگی)، «چوگال» (مقاوم در برابر حرارت) و برخی دیگر.

از نظر خواص مغناطیسی، چدن های مورد استفاده در حال حاضر را می توان به فرومغناطیسی و پارامغناطیس تقسیم کرد. به نوبه خود، چدن های فرومغناطیسی را می توان به نرم مغناطیسی و سخت مغناطیسی تقسیم کرد. این تقسیم بندی بسیار دلخواه است، زیرا تحت هیچ شرایطی چدن نمی تواند یک ماده مغناطیسی نرم یا سخت به معنای واقعی باشد. مغناطیسی-نرم شامل چدن های خاکستری، چکش خوار و با استحکام بالا می باشد.

مشخصات کلی چدن خاکستری

چدن خاکستری مستقیماً از طریق فرآیند کریستالیزاسیون با سرد شدن آهسته به دست می آید، در حالی که گرافیت شکل لایه ای دارد. بسته به درجه گرافیتی شدن، ساختارهای مختلفی از پایه فلزی (ماتریس) چدن خاکستری را می توان به دست آورد: چدن پرلیتی خاکستری با ساختار P+G. چدن فریتی-پرلیتی خاکستری با ساختار F+P+G. چدن فریتی خاکستری با ساختار F+G.

خواص مکانیکی چدن خاکستری به عنوان یک ماده ساختاری هم به خواص پایه فلزی (ماتریس) و هم به تعداد، پارامترهای هندسی و ماهیت توزیع آخال های گرافیت بستگی دارد. هرچه این آخال ها کمتر و کوچکتر باشند، استحکام چدن بیشتر می شود. پایه فلزی در چدن خاکستری در صورتی که ساختار پرلیت داشته باشد، بیشترین استحکام و مقاومت در برابر سایش را دارد. چدن خاکستری با پایه فریتی کمترین استحکام را دارد. کشیدگی کششی نسبی چدن خاکستری، صرف نظر از خواص پایه فلزی، عملاً صفر است (δ≤0.5٪).

چدن های خاکستری اصلاح شده با فروسیلیکون و سیلیکوکلسیم دارای بالاترین خواص مکانیکی هستند. اصلاح - افزودن ذرات خرد نشده ذوب به مذاب - سنگ زنی آخال های گرافیت را تضمین می کند.

چدن های خاکستری فریتی و فریتی-پرلیت برای قطعات کم بار ماشین های کشاورزی، ماشین ها و تراکتورها استفاده می شود. چدن های با پایه پرلیت که توانایی بسیار بالایی در میرایی ارتعاشات مکانیکی دارند (ظرفیت میرایی بالا) برای ریخته گری قاب ماشین آلات و مکانیزم ها و همچنین برای ساخت سیلندرهای دیزلی، قطعات بلوک استفاده می شود. موتورهای احتراق داخلی (رینگ پیستون، میله).

ریزساختار چدن های خاکستری

هنگام بررسی یک ریز مقطع از چدن خاکستری از طریق میکروسکوپ، آخال های گرافیت لایه ای به وضوح قابل مشاهده است (شکل 3). اندازه و محل آخال‌های گرافیت تحت تأثیر نرخ سرد شدن، دما و زمان نگهداری چدن مذاب قبل از ریخته‌گری، ترکیب شیمیایی چدن و ​​ورود برخی ناخالصی‌ها (اصلاح‌کننده‌ها) به چدن است. مثلا، نرخ خنک کننده به گونه ای تأثیر می گذارد که با سایردر شرایط مساوی، گرافیت هر چه بزرگتر باشد تشکیل می شودخنک شدن کندتر. گرمای بیش از حد مایع بیشتر استچدن و ​​هر چه زمان نگهداری بیشتر باشداجزاء گرافیت کوچکتر می شوند .

برنج. 3. اجزاء گرافیت لایه ای. بخش های حذف نشده(x100):

آ)سر راست؛ب)چرخید؛ ج) روزت، د) بین دندریتی

پایه فلزی در چدن های خاکستری شباهت زیادی به ریزساختار فولادها دارد و بسته به میزان کربن ثابت می تواند فریتی، فریتی-پرلیتی و پرلیتی باشد.

برنج. 4. چدن خاکستری فریتی - فریت و گرافیت پولکی.

آ)

برنج. 5. چدن خاکستری فریتی-پرلیتی – فریت + پرلیت + گرافیت پولکی: الف) ریزساختار (x500); ب) نمودار ریزساختار

برنج. 6. چدن خاکستری پرلیت - پرلیت + گرافیت لایه ای:

آ)ریزساختار (x500)؛ ب) نمودار ریزساختار

بنابراین، انواع زیر از ساختارهای چدن خاکستری امکان پذیر است: فریت + گرافیت پولکی - چدن خاکستری فریتی (شکل 4). فریت + پرلیت + گرافیت لایه ای – چدن خاکستری فریتی-پرلیت (شکل 5). نسبت مقدار فریت و پرلیت در ساختار چدن بسته به ترکیب شیمیایی و شرایط خنک کننده می تواند متفاوت باشد. پرلیت + گرافیت پولکی – چدن خاکستری پرلیت در شکل. 6.

برنج. 7.ریزساختار چدن خاکستری با یوتکتیک فسفید:

پرلیت + پلاگرافیت بافته + یوتکتیک فسفید(x500)

در غلظت فسفر بالا در چدن خاکستری فسفید یوتکتیک وجود دارد (شکل 7) که به طور کامل یا جزئی در امتداد مرزهای دانه پخش می شود.