انواع چدن - روش هاي توليد چدن از آهن خام - پودمان کاربا فلز کاروفناوری هشتم

مطالب کمک درسی برای تدریس پودمان کاربا فلز کاروفناوری هشتم

روش هاي توليد چدن از آهن خام

توليد چدن از آهن خام

براي تهيه چدن، آهن خام خاكستري را به كمك كوره ي كوپل ذوب كرده و عناصر اضافي را از آن خارج و عناصر مورد نياز را به آن اضافه مي كنند. بنابراين چدن محصول كوره ي كوپل است.

چدن هابا توجه به ساختمان ميكروسكوپي آن ها و بر حسب اينكه كربن موجود در آن پس از انجماد به چه شكلي وجود داشته باشد به پنج گروه اصلي تقسيم بندي مي كنند كه عبارت است از:

1 . چدن سفيد، 2. چدن خاكستري، 3. چدن سخت،

4. چدن چكش خوار ماليبل، 5. چدن باگرافيت فشرده داكتيل

به منظور بهبود خواص مكانيكي به هر يك از چدن هاي فوق مي توان مقدار كمي عناصر آلياژي اضافه كرد بدون آنكه كلاس و طبقه بندي چدن تغيير كند. خواص مكانيكي چدن تابعي از مقدار گرافيت، شکل گرافيت، نحوه ي توزيع گرافيت و اندازه ذرات گرافيت است. هر چه اندازه ذرات گرافيت ريزتر باشد، تأثير مخرب آن ها برخواص مكانيكي كمتر است.

چدن سفيد

مبناي نام گذاري ظاهر سطح شكست شده ي اين نوع چدن ها است سطح مقطع آن ها سفيد، براق و حالت دانه اي دارد. چدن هاي سفيد استحكام فشاري بسيار زياد، مقاومت سايشي عالي و سختي بالايي دارند، در مقابل فوق العاده ترد، شكننده و درصد تغيير طول در آن صفر است.

چدن خاكستري

اگر مقدار سيليسيم موجود در محصول كوره ي كوپل زياد باشد و آن را آهسته سرد كنند، كربن موجود در تركيبات به صورت گرافيت مطبق از آن خارج شده ودر لابه لاي كريستال ها قرار مي گيرد. وجود گرافيت در چدن خاكستري، قابليت براده برداري را افزايش مي دهد و ضريب اصطكاك آن را كم مي كند. چدن خاكستري در مقابل فشار و فرسودگي مقاوم است ولي قابليت چكش خواري ندارد .

 چدن سخت

در اين نوع چدن، كربن به صورت گرافيت وجود ندارد بلكه با آهن  يك پيوند شيميايي مي سازد Fe٣C  اين چدن بسيار سخت است و فقط با افزارهايي از جنس فلزات سخت ( الماسه ها و سنگ هاي سنباده )، قابل براد ه برداري است.

به دليل مقاوم بودن اين چدن ها در مقابل سايش، از آن ها براي تهيه ي قطعاتي مانند چرخ هاي واگن ها، پيستون هاي هيدروليكي، انواع نوردها، مخصوصاً نوردهاي ماشين هاي چاپ، كاغذسازي، لاستيك سازي و آسيا بها كمك مي گيرند.

چدن چكش خوار چدن ماليبل

اين نوع چدن كه به چدن ماليبل و نيز چدن قيچي موسوم است از عمليات حرارتي چدن هاي سفيد با تركيب شيميايي مناسب به دست مي آيد. بر اثر عمليات حرارتي چدن ماليبل تجزيه مي شود و كربن به شكل كره هاي متلاشي شده و نامنظم  - برفكي شكل -  رسوب مي كند

تهيه چدن چكش خوار شامل دو مرحله است،

يكي ريخته گري و تهيه چدن سفيد و ديگري عمليات حرارتي آن به منظور تجزيه و تشكيل گرافيت. از نظر خواص مكانيكي، نظير انعطاف پذيري و استحكام اين نوع چدن شبيه چدن با گرافيت كروي است.

چدن خاكستري با گرافيت كروي - چدن داكتيل

اگر به چدن مذاب پس از خروج از كوره كوپل آلياژ نيكل منيزيم يا آلياژ سيليسيم  آهن منيزيم اضافه كنند، كربن در هنگام سرد شدن به صورت گرافيت مطبق جدا نمي شود بلكه به شكل كره هايی جدا مي شود و در بين كريستال ها قرار مي گيرد. وجود گرافيت كروي در چدن باعث مي شود كه قابليت انبساط، خمكاري و استحكام آن به انداز ه ي چند برابر چدن خاكستري با گرافيت مطبق، افزايش يابد.

اين چدن براي تهيه ميل لنگ ها، محفظه جعبه دنده ها، چرخ دنده ها، قرقره ها، ماشين آلات كشاورزي، پوسته پمپ ها و توربين ها به كار مي رود. اين چدن در مقابل حرارتمقاوم است.

موارد برتري چدن ها نسبت به فولادها

1.از آن جايي كه گرافيت منجر به ترد و شكننده شدن، يا خرد شدن تراشه هاي حاصل از ماشينكاري مي شود، موجب بهبود قابليت ماشينكاري چدن ها خواهد شد.

2.به علت خاصيت روان كاري گرافيت، چدن ها نسبت به فولادها از خواص ضد اصطكاك بهتري برخوردار هستند.

3.ذرات گرافيت باعث مي شود كه ارتعاشات وارد شده به چدن ها خيلي سريع جذب شود.

4.چدنها تقريباً نسبت به تركهاي سطحي غير حساس هستند.

5.چدنها نسبت به فولادها از خواص ريخته گري بهتري برخوردار هستند، زيرا اولا درجه حرارت ذوب و انجماد آن ها پايين تر است و ثانياً با محدود بودن دامنه ي انجماد داراي سياليت بيشتر است و قالب را بهتر پر مي كند.