عناصر آلیاژی و اثرات آنها روی چدن نشکن و حتی دیگر آلیاژها، همواره یکی از موضوعات اساسی در مطالعات و بررسیهای صنعتگران و محققان بوده است. چرا که همواره این دغدغه و مسئله برای مهندسان و صنعتگران مطرح بوده که چگونه میتوانند عملکرد قطعات صنعتی را در خط تولید و ماشین آلات بهبود و ارتقا بخشید.
به عنوان مثال، در یکی از تحقیقات امکان تولید چدن نشکن پر استحکام با حداقل عناصر آلیاژی و بدون استفاده از عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق سعی شده با خروج قطعه از قالب، قبل از رسیدن به دمای یوتکتوئید و بدون افزودن عناصر آلیاژی نظیر کروم، مولیبدن، منگنز و مس، استحکام را افزایش دهند. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت خروج قطعه از قالب، ساختار پرلیت زمینه افزایش مییابد. در حالیکه اگر به قطعه اجازه دهیم در داخل قالب به آرامی خنک شود و دیرتر از قالب خارج کنیم، ساختار فریتیتر خواهد بود.
نتیجه دیگر تحقیق این بود که با افزایش سرعت خروج قطعات از قالب، شما میتوانید قطعات با استحکام و سختی بالاتری داشته باشید. اما در نظر داشته باشید در این حالت درصد ازدیاد طول و انرژی ضربه کاهش مییابد. در حالتی که ساختار از درصد فریت بیشتری تشکیل شده باشد، قطعه نرم تر، منعطف تر، با سختی کمتر و انرژی ضربه بالاتر تولید میشود.
البته، تجربیات مختلفی از روشهای گوناگون ریخته گری چدن نشکن کسب شده است. چدن نشکن را میتوان به روشهای مختلفی تولید کرد که ۱۰ روش آن در مقاله “ریخته گری چدن نشکن” در متالکست بررسی شدهاست.
آمارها نشان میدهد سهم چدن نشکن در ریخته گری، بیش از چهل درصد کل سفارشات چدن است. لذا کاربردهای ویژهای در لوله سازی، خودروسازی، شیر فلکه، اتصالات، توربین بخار و … دارد.
ما در متالکست قطعات متنوعی از این متریال را ریخته گری کردهایم و تجربه بسیاری در ریخته گری قطعات با کیفیت عالی داریم. کوپلینگ، پوسته گیربکس، فلنج، چرخدنده، ایمپلر، چکش، کوبیت و بسیاری قطعات دیگر نمونههایی هستند که میتوانیم نام ببریم. برای سفارش آنلاین ریخته گری قطعات چدن و همچنین اطلاع از هزینه ریخته گری چدن میتوانید روی لینک کلیک کرده و یا در ساعات ۸ الی ۱۸ با شماره تلفن ۵۵۹۰ ۹۱۰۳ ۰۲۱ با کارشناسان ما در تماس باشید.
ارتباط با کارشناسان متالکست
جهت ارتباط با کارشناسان متالکست برای دریافت مشاوره رایگان، ثبت سفارش قطعه یا استعلام قیمت ریختهگری انواع آلیاژها، فقط کافیست فرم زیر را پر کنید. کارشناسان ما به سرعت با شما تماس خواهند گرفت.
بررسی عناصر آلیاژی در چدن نشکن
در ریخته گری چدن نشکن، هر یک از عناصر آلیاژی اثر خاص خود را دارند که در ادامه هر یک از آنها را بررسی خواهیم کرد. پیش از مطالعه اثرات آنها، به شما مطالعه مقاله “چدن نشکن چیست” در متالکست را به شما پیشنهاد میکنیم.
| عناصر آلیاژی و اثراتشان روی چدن نشکن | ||||
| عنصر آلیاژی | منشا عنصر | مقدار نرمال | تاثیرات مثبت | تاثیرات مخرب |
| کربن | رکربورایزها قراضه آهن اسفنجی | ۳-۴ CGI: ۲.۵-۴ | عنصر آلیاژی اصلی برای تمامی چدن ها. ضروری برای تشکیل گرافیت. گرافیت زای قوی. علاوه بر این تاثیر چشمگیری بر افزایش قابلیت ریخته گری چدن دارند. | مقادیر بیش از حد آن در مقایسه با ضخامت قطعه می تواند منجر به مشکلاتی شکل گرافیت و همچنین گرافیت شناور شود. همچنین باعث افت خواص مکانیکی می شود. |
| سیلیس | FeSi قراضه آهن اسفنجی | ۱.۸-۴ CGI: ۱-۳ SiMo: ۴-۶ | تقویت کننده گرافیت و فریت. کاهش تمایل به تبرید. اثر مثبت بر قابلیت ریخته گری و کیفیت مطلوب ریخته گری. افزایش دهنده استحکام و انعطاف پذیری ساختار فریت. در مقادیر بالای ۳% تاثیر مثبت بر خواص در دمای بالا دارد بویژه در بهمراه عناصری چون نیکل و مولیبدن و … | با افزایش مقدار آن، دمای انتقال نرمی به تردی افزایش می یابد و منجر به استحکام ضربه پایین تر می شود. در مقادیر بالا، باید مقدار آن با کربن تنظیم شود تا از گرافیت شناور، شکل گیری سرباره . مشکلات ریخته گری جلوگیری شود و به دمای ریخته گری بالاتر نیاز است. |
| منگنز | آهن اسفنجی قراضه بریکت و یا کلوخه های FeMn | ۰.۱-۱ :گریدهای فریتی ۰.۲۵-۰.۸ | عنصری پرلیت زا می باشد و سختی پذیری را بهبود می بخشد. | تشکیل کاربید و ترغیب جدایش مرزدانه ای که میتواند منجر به افت خواص مکانیکی شود. این اثر مخرب می تواند با عنصر سیلسیم در مقاطع نازک جلوگیری شود اما حتی در مقاطع نازک نیز میبایست مقادیر آن پایین نگه داشته شود. این عنصر می تواند باعث افزایش دمای انتقال نرمی به تردی و همچنین بروز عیوب انقباض شود. |
| فسفر | قراضه آهن اسفنجی افزودن FeP | تا ۰.۰۳ درصد | افزایش سالیت چدن.افزایش استحکام و سختی. تثبیت کننده پرلیت | باید در پایین ترین حد خود نگ داشته شود. در مقادیر بالای ۰.۰۳% تاثیر مخرب بر انعطاف پذیری دارد. فسفر با تشکیل میکرو تخلخل باعث تردی ساختار و افت داکتیلیه می شود. فسفر منجر به رسوب فاز فسفید در مرز دانه می شود. اثرات منفی آن تا حدودی با عنصر سیلسیم جبران می شود. دمای انتقال نرمی به تردی را افزایش می دهد. |
| گوگرد | کک، قراضه آهن اسفنجی ماسه قالب گیری کربورایزرها و FeS | ماکزیمم تا ۰.۰۳ و مقادیر بالاتر باید سولفور زدایی شود. | حداقل مقدار ۰.۰۰۵% برای تشکیل هسته های گرافیت ضروری است. | در صورت عدم سولفورزدایی، به جای گرافیت کروی، گرافیت ورقه ای ایجاد می شود. در مقادیر بالاتر از ۰.۰۲% مصرف منیزیم افزایش می یابد که به تشکیل سرباره می انجامد. منجر به افت خواص مکانیکی و تخریب ساختار می گردد مگر آنکه با منگنز تنظیم شود. |
| منیزیم | منیزیم و آلیاژهای منیزیم (ندولایزرها) | تا ۰.۰۱ | عنصر ضروری برای تشکیل چدن نشکن. اکسیژن و گوگرد زدا. | مقادیر زیاد آن منحر به میکرو تخلخل و ایجاد سرباره می شود. دماهای بالای مذاب میزان منیزیم باقیمانده ذوب را کاهش می دهد. |
| سریم | منیزیم و آلیاژهای منیزیم (ندولایزرها) میش متال جوانه زا | حداکثر ۰.۰۲ | اکسیژن و گوگرد زدا. باعث رشد کروی شکل گرافیت می شود. جوانه زایی موثر را باعث می شود. | مقادیر بالای آن باعث تشکیل کاربید در مقاطع نازک و گرافیت خپل در مقاطع ضخیم می شود. این نوع گرافیت با افزودن مقدار کنترل شده قلع، سرب و آنتیموان خنثی می شود. این عنصر پایدار کننده کاربید و باعث جدایش می شود. |
| لانتانیوم | منیزیم و آلیاژهای منیزیم (ندولایزرها) میش متال جوانه زا | کمتر از ۰.۰۱۵% | اکسیژن و گوگرد زدا. باعث رشد کروی شکل گرافیت می شود. جوانه زایی موثر را باعث می شود حتی قویتر از سریم. | مقادیر بالای آن باعث تشکیل کاربید در مقاطع نازک و گرافیت خپل در مقاطع ضخیم می شود. این نوع گرافیت با افزودن مقدار کنترل شده قلع، سرب و آنتیموان خنثی می شود. این عنصر پایدار کننده کاربید و باعث جدایش می شود. |
| پرازئودیمیم نئودیمیم | منیزیم و آلیاژهای آن میش متال | کمتر از ۰.۰۱% | مشابه سریم | مشابه سریم است اما تاثیر خیلی زیادی در مقادیر نرمال خود ندارد. |
| مس | وایر و آلیاژهای مس قراضه فولادی | ماکزیمم تا ۱.۵% | تقویت کننده پرلیت بدون تثبیت کاربید. در ضمن باعث افزایش استحکام و سختی می شود. | باعث تردی ساختار فریت می شود. مقادیر بالای ۱% باعث تجزیه گرافیت می شود. شناسایی منشا ورودی عنصر مس مهم است چرا که می تواند حاوی عناصر مضر دیگری مانند آرسنیک، سرب و آنتیموان نیز باشد. در حضور مس، اثرات مخرب این عناصر نیز افزایش می یابد. مس در ترکیب با تیتانیوم و سرب باعث تقویت تشکیل تیغه های گرافیت بین سلولی می شود. |
| نیکل | ورق های نیکلی، قراضه چدن های تصفیه شده آلیاژ NiMg | حداکثر تا ۰.۲ چدن نای رزیست: ۱۸-۳۶ | گرافیت زاست اما در مقایسه با سیلیسیم ضعیفتر است. پایدار کننده فاز آستنیت است. بدون ایجاد تردی در فاز فریت، باعث افزایش استحکام می شود و در واقع میتواند عنصر جایگزین سیلیسیم در گریدهای چدنی فریتی باشد. باعث افزایش سختی پذیری بویژه در ترکیب با مس و یا مولیبدن می شود. مقاومت به خوردگی را بهبود می بخشد و همینطور خواص در دمای بالا را نیز بشرط آلیاژسازی صحیح تقویت می کند. تا حدودی باعث ریزدانی می شود و تبرید را کاهش می دهد. | مقادیر بالای آن در کربن معادل های بالا باعث تشکیل گرافیت خپل می شود. |
| کرم | ورق های کرم آهن اسفنجی FeCr | حداکثر تا ۰.۱ | پایدار کننده پرلیت. مقاومت به سایش و سختی پذیری را کاهش می دهد. معمولا در چدن نشکن آستنیتی برای بهبود خواص خوردگی و اکسیداسیون در دماهای بالا استفاده می شود. ندول کانت را افزایش می دهد. | تشکیل دهنده کاربیدهای قوی. افزایش تمایل به تبرید. کاربیدهای پایدار قوی را ایجاد می کند و منجر به جدایش شدید مرزدانه ای می شود. بهمراه منگنز اثر مضاعف دارد. |
| آلومینیوم | قراضه فولاد کشته شده با آلومینیوم، جوانه زاها، قطعات آلیاژهای سبک | حداکثر تا ۰/۲ چدن نای رزیست: ۱۸-۳۶ | جوانه زایی گرافیت را افزایش می دهد و در تشکیل فاز فریت موثر است. خنثی کننده عنصر نیتروژن است بویژه در کنار سریم. | در مقادیر بالای ۰.۰۱۵% مک های گازی هیدروژنی را افزایش می دهد و همینطور به عیوب سرباره ای منجر می شود. در مقادیر بالای ۰.۰% برای گرافیت های کروی مضر است. |
| تیتانیوم | آهن اسفنجی برگشتی های چدنی آلیاژهای پایه تیانیوم FeTi | حداکثر تا ۰.۲ | تقویت کننده پرلیت | در چدن نشکن باید در پایین ترین حد ممکن نگه دشته شود. ندول کانت را کاهش می دهد و تشکیل گرافیت کروی را در مقادیر بالا تضعیف می کند. مک های گازی هیدروژنی را بویژه در ترکیب با آلومینیوم تقویت می کند. ممکن است از طریق عناصر قلیایی خاکی بی اثر شود. |
| وانادیوم | قراضه فولاد ابزار آهن اسفنجی FeV | حداکثر تا ۰.۰۲ | استحکام تسلیم و نهایی را در چدن نشکن فریتی عملیات حرارتی شده بهبود می بخشد و تاثیر کاهشی چندان زیادی در ازدیاد طول و ضربه ندارد. تقویت کننده پرلیت است. | کاربیدهای بسیار پایدار تشکیل می دهد که می تواند اثر منفی بر ماشینکاری داشته باشد. فرایند آنیل را به تعویق می اندازد و تبرید را بیشتر می کند. |
| مولیبدن | آهن اسفنجی تصفیه شده آلیاژهای فولادی FeMo | حداکثر تا ۰.۱ SiMo: ۱-۲% | تقویت کننده فاز پرلیت است و سختی پذیری را افزایش می دهد. سختی و استحکام تسلیم را از طریق محلول جامد افزایش می دهد. بهمراه نیکل و کروم خواص مکانیکی را در دماهای بالا بهبود می بخشد. | جدایش شدید و کاربیدهای پایدار در مرز دانه را منجر می شود. تقویت کننده پرلیت است. |
| زیرکونیوم | جوانه زا | حداکثر تا ۰.۰۱ | جوانه زایی گرافیت را افزایش می دهد و در ترکیب با نیتروژن از عیوب گازی جلوگیری می کند. | می تواند در مقادیر بالا گرافیت فشرده را تقویت کند و عنصری کاربیدزاست. |
| قلع | لحیم ها، برنزها قراضه های روکش قلع اندود | حداکثر تا ۰.۱۵ | به تشکیل پرلیت پایدار کمک می کند. در ترکیب با مس باعث پایداری پرلیت در مقاطع ضخیم می شود. استحکام را بهبود می بخشد. | تشکیل فاز فریت را تضعیف می کند. در مقادیر بالای ۰.۰۸% چدن نشکن را ترد می کند. می تواند تیغه های گرافیتی بین سلولی ایجاد کند. |
| آنتیموان | قراضه فولادی بیرینگ ها | حداکثر تا ۰/۰۱ | تقویت کننده پرلیت پایدار. برای خنثی کردن تشکیل گرافیت های خپل در مقاطع ضخیم به میزان ppm50-100 اضافه می شود. همچنین در صورت لزوم برای بی اثر کردن اثرات عناصر قلیایی خاکی استفاده می شود. | می تواند باعث تخریب گرافیت شود. تقویت کننده کاربید پایدار. در غیاب عناصر قلیایی خاکی از کرویت جلوگیری می کند و باعث گرافیت خرچنگی و لایه ای در مرز دانه می شود. |
| نیوبیوم | فولادهای HSLA آلیاژ پایه Nb FeNb | حداکثر تا ۰.۰۱ | افزایش دهنده خواص و مقاومت به خوردگی | تقویت کننده کاربید پایدار |
| آرسنیک | آهن اسفنجی قراضه فولادی | حداکثر تا ۰.۰۱ | تقویت کننده پرلیت پایدار. برای خنثی کردن تشکیل گرافیت های خپل در مقاطع ضخیم اضافه می شود. همچنین در صورت لزوم برای بی اثر کردن اثرات عناصر قلیایی خاکی استفاده می شود. کرویت گرافیت را بهبود می بخشد. | می تواند باعث تخریب گرافیت شود. تقویت کننده کاربید پایدار. در غیاب عناصر قلیایی خاکی باعث گرافیت خرچنگی و لایه ای در مرز دانه می شود. تقویت کننده کاربید پایدار است و می تواند با عنصر سریم کنترل شود. |
| روی | قراضه فولادی با پوشش روی | حداکثر تا ۰.۰۵ | باید از حضور این عنصر در فرایند ذوب و ترکیب جلوگیری شود. بطور موثر با غلیان مذاب در دماهای بالا این عنصر حذف می شود. | باعث مشکلات سلامتی و زیست محیطی می شود. باعث میرایی منیزیم می شود و در مقادیر بالای ۰.۰۴% باعث از بین رفتن گرافیت می شود. |
| سلنیوم | ناشناس | کمتر از ۰.۰۰۲ | اطلاعات شناخته شده ای موجود نیست. | اطلاعات شناخته شده ای موجود نیست. |
| تلوریم | مس خوش تراش پوشش های داخل قالب | حداکثر تا ۰.۰۰۵ | تا مقدار ماکزیمم ۰.۰۰۳% می تواند مک گازی را کنترل کند. اثرات منفی این عنصر می تواند با منیزیم و سریم خنثی شود. | در صورت امکان باید از حضور این عنصر پرهیز شود. تقویت کننده کاربید پایدار |
| تنگستن | فولادهای ابزار های اسپید | حداکثر تا ۰.۰۳ | تقویت کننده پرلیت | تقویت کننده کاربید |
| سرب | فولاهای مس خوش تراش لحیم ها رسوبات موتورهای پترول رنگ ها | حداکثر تا ۰.۰۰۵ | مقدار این عنصر باید در پایین ترین حد ممکن نگه داشته شود. پرلیت زاست. اثرات منفی آن در چدن نشکن با عناصر قلیایی خاکی خنثی می شود. | گرافیت تیغه ای بین سلولی ایجاد می کند که می تواند اثر منفی بر خواص مکانیکی داشته باشد. کاربیدزاست و باعث عدم تشکیل گرافیت می شود. |
| بیسموت | جوانه زا پوشش های درون قالب پوشش های ماهیچه | حداکثر تا ۰.۰۱ | باعث کرویت گرافیت و کوچک شدن کره های گرافیت و افزایش تعداد کره ها می شود. بهتر است در کنار عناصر قلیایی خاکی استفاده شود تا از ساختار گرافیت معیوب جلوگیری شود. | کاربید آهن را تقویت می کند و باعث تشکیل گرافیت نامناسب مانند گرافیت ویدمن شتاتن می شود که به افت خواص مکانیکی می انجامد. تعداد زیاد کره های گرافیت می تواند به انقباض بینجامد. |
| کلسیم | آلیاژهای آهن جوانه زا ندولایزرها | حداکثر تا ۰.۰۱ | جوانه زایی و کرویت گرافیت را بهبود می بخشد. تمایل به تبرید را کاهش می دهد و عنصری گرافیت زاست. | تشکیل سرباره را باعث می شود که به عیوب سرباره ای نیز می تواند منجر شود. گرافیت خپل را در مقادیر بالای سیلسیم و نیکل را تقویت می کند. |
| باریم | جوانه زا | حداکثر تا ۰.۰۰۳ | جوانه زایی گرافیت را بهبود می بخشد. تمایل به تبرید را کاهش می دهد و گرافیت زا می باشد. | اثر مهم شناخته شده ای موجود نیست. |
| کبالت | فولاد ابزار | حداکثر تا ۰.۰۲ | اثر مهم شناخته شده ای موجود نیست. | کاربیدزاست. |
| کادمیم | پیچ و مهره های روکش دار | اثر مهم شناخته شده ای موجود نیست. | تیغه های گرافیتی بین سلولی را تشکیل می دهد. | |
| نیتروژن | کک، کربورایزرها چسب ماهیچه قراضه NiFeMn | حداکثر تا ۰.۰۲ | پرلیت زاست. عیوب ناشی از نیتروژن در حضور آلومینیوم و تیتانیوم و زیرکونیوم خنثی می شود. | در مقادیر بالای ppm 85-110 بسته به ضخامت قطعه می تواند باعث مک های گازی شود. می تواند باعث تشکیل گرافیت فشرده نامناسب شود. |
| بور | FeB | حداکثر تا ۰.۰۱ | در مقادیر بالای 5ppm فریت زیادی ایجاد می کند. | در مقادیر بالای 10ppm تشکیل کاربیدهای پایدار می دهد. سختی را کاهش می دهد. معمولا پیشنهاد می ود مدار این عنصر در پایین ترین حد ممکن نگه داشته شود. |
| هیدروژن | رطوبت، قراضه روغنی نسوز و یا ماهیچه مرطوب | 4ppm> | ناشناخته | باعث مک های گازی می شود بویژه در مقادیر بالای آلومینیوم و تیتانیوم. همچنین تخلخل انقباضی را ایجاد می کند. |
| اکسیژن | قراضه اکسیدی آهن اسفنجی | ۴-۶ ppm | برای جوانه زایی گرافیت ضروری است. | در مقادیر خیلی بالا نیاز است میزان زیادی MgFeSi اضافه شودکه منجر به تشکیل عیوب سرباره ای و تخلخل گازی خواهد شد. |
متالکست، دانشنامهای در کنار خدمات حرفهای ریخته گری
تیم مهندسی تولید محتوای متالکست سعی میکند موضوعات و مطالبی را آماده و منتشر کند تا برای گروه وسیعی از مهندسان، صنعتگران و حتی دانشجویان قابل استفاده و مطالعه باشد. این مطالب حاصل تحقیق و تجربه عملی در صنعت متالورژی و ریختهگری کشور است. دیدگاه و نظرات شما میتواند این آگاهی را برای ما ایجاد کند که دقیقاً شما به دنبال چه نوع مطالب فنی و مهندسی هستید تا بتوانیم هدفمندتر در این مسیر گام برداریم.
کارگاه های ریخته گری میتوانند در صورت تمایل به همکاری، اطلاعات تماس خود را برای ما ارسال کنند. ما به زودی با شما تماس میگیریم و پس از بررسی سوابق و نمونه قطعات تولیدی شما، تجهیزات و امکانات و دیگر موارد، شرایطی را فراهم میکنیم تا بتوانید سفارشات ریخته گری و پروژه های متنوعی را در کارگاه خود انجام دهید.
مشتریان و صنعتگران نیز میتوانند در هر استان و شهرستانی که هستند، از طریق لینک زیر سفارش ریخته گری خود را به سادگی ثبت کنند و در کوتاه ترین زمان ممکن پیش فاکتور خود را دریافت کنند. در صورت توافق، پروژه های ریخته گری خود را به ما محول کنید تا ما قطعات مورد نیاز را در سریعترین زمان ممکن و بالاترین کیفیت، ریخته گری کنیم. جهت اطلاعات بیشتر میتوانید با کارشناسان ما به شماره ۵۵۹۰ ۹۱۰۳ ۰۲۱ تماس حاصل فرمائید.
ممنون از مقاله خوبتون
قربان شما جناب مونسان عزیز
موفق باشید