عملیات حرارتی چدن

چدن چیست؟

چدن (C> 2.11٪) اصطلاح عمومی است که برای تعیین خانواده ای از فلزات با طیف گسترده ای از خواص استفاده می شود. تمامی چدن ها حاوی بیش از 2٪ کربن و مقدار قابل ملاحظه ای سیلیسیم هستند (معمولاً 1-3٪). محتوای بالای کربن و سیلیسیم به این معنی است که آنها به راحتی ذوب می شوند و سیالیت خوبی در حالت مایع دارند. ما در این مقاله قصد داریم راجب عملیات حرارتی چدن مطالبی مفید به اشتراک بگذاریم

انواع چدن:

چدن  (cast iron) بر اساس ریزساختار به انواع مختلفی تقسیم می‎شوند، ترکیب شیمیایی این ساختارها ممکن است همپوشانی داشته باشد اما بر اساس نوع سرد شدن انواع چدن ریزساختار نهایی می‎تواند متفاوت باشد .

در چدن سفید ، بیشتر کربن به صورت کاربید آهن وجود دارد. در چدن مالیبل، اکثر کربن به صورت گره های گرافیت با شکل نامنظم است. در چدن خاکستری، کربن به صورت پوسته های گرافیتی وجود دارد و در چدن داکتیل، به صورت گرافیت کروی شکل است.

 عملیات حرارتی تنش گیری  :

نیاز به تنش زدایی به دلیل تنش داخلی باقیمانده در ریخته گری است که غالباً در نتیجه خنک سازی یک شکل پیچیده ایجاد می شود. در کاهش تنش گیری یا همان تنش زدایی باقیمانده، رابطه دما و زمان نقش بسزایی دارد و دمای بالاتر بر خصوصیات مکانیکی تأثیر می گذارد و برای جلوگیری از اکسیداسیون اغلب به اتمسفر محافظ نیاز دارد. نمودار تنش گیری باقی مانده بر حسب زمان در دمای تنش گیری مختلف:

آنیل کردن در عملیات حرارتی چدن:

فرآیند بازپخت در درجه اول برای قطعات ریخته گری شده برای نرم کردن مواد و بهبود ماشینکاری اعمال می شود. در مورد چدن داکتیل، اغلب باعث افزایش شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه می شود. از هرکدام از چرخه های مختلف گرمایش و سرمایش داخل شکل و جدول می توان با اهداف متفاوت استفاده کرد.

 نرماله کردن :

چدن ها معمولاً برای بدست آوردن ریزساختی از پرلیت ریز، نرماله می شود. نتیجه یک ریزساختار با افزایش مقاومت در برابر کشش و مقاومت در برابر سایش است. ساختارهای نرماله شده به سختکاری القایی پاسخ خوبی می دهند.

دامنه های دما نرماله کردن از 815-870 درجه سانتیگراد برای چدن‎های خاکستری با استحکام زیاد تا 845-900 درجه سانتیگراد برای چدن‎های خاکستری با استحکام کم و 870-925 درجه سانتیگراد  برای چدن‎های داکتیل متفاوت است. محتوای سیلیسیم دمای نهایی را تعیین می کند زیرا باعث افزایش دمای بحرانی ماده می شود. سرعت خنک سازی از هوای ساکن تا خنک کردن با کمک فن برای قطعات بزرگ متفاوت است.

حتما بخوانید : برای اطلاعات راجب سختکاری فولاد ها کلیک کنید.

سختکاری:

مهم است در هنگام سختکاری  پارامترهای این فرآیند با دقت انتخاب و کنترل شود تا از بروز مشکلاتی مانند اعوجاج، تغییر شکل، گرم شدن بیش از حد (“سوختن”) یا ترک خوردگی  در سختکاری جلوگیری شود. دمای بحرانی برای چدن ها را می توان محاسبه کرد (معادله 1 و 2).

(°C) = 730 + 28%Si – 25%Mnدمای بحرانی

گرمایش باید به تدریج انجام شود تا تنش های گرمایی ایجاد نشود. پس از ماندن در دمای بحرانی به مدت کافی، قطعات کوانچ می‌شوند. از خنک کننده روغن یا پلیمری نیز می توان استفاده کرد. تمپر کردن می تواند در طیف وسیع 120-595 درجه سانتیگراد (250-1100 درجه فارنهایت) انجام شود تا خصوصیات مکانیکی مناسب ایجاد شود. زمان تمپر چدن‎ها معمولاً کمتر از فولادها است.

در مجموع:

عملیات حرارتی چدن شایسته توجه ویژه است و از بسیاری جهات از عملیات حرارتی فولاد متمایز است. کارشناسان عملیات حرارتی فولاد برای طراحی دستورالعمل های لازم برای اطمینان از دستیابی یکنواخت به خواص مکانیکی و متالورژی مورد نیاز، باید این آلیاژها را درک کند.

امیدواریم دیار ماشین به شما عزیزان کمک کرده باشد  در این مقاله از خواص عملیات حرارتی چدن و انواع چدن بهرمند شده باشید