چدن داکتیل چیست؟ (چدن نشکن) + مقایسه با فولاد!

در دنیای آلیاژهای آهنی، اصطلاحات مختلفی به گوش شما می‌خورد که ممکن است اگرچه ناآشنا نیستند، اما معنا و مفهوم آن‌ها را ندانید. یکی از پرتکرارترین این موارد، چدن داکتیل است. اما چدن داکتیل چیست و چه تفاوتی با سایر انواع چدن دارد؟
چدن مذکور نوعی چدن با استحکام بالا و بیشترین شباهت خواص به فولاد است که ساخت آن از اتفاقات مهم در صنعت به شمار می‌رود. در حقیقت، چدن به عنوان یک آلیاژ مهم قدیمی در تاریخ آلیاژها، بارها و بارها ار لحاظ ترکیب شیمیایی، عملیات ساخت و حرارتی مورد بررسی و بهبود قرار گرفته تا خواص آن‌ها بهبود یابد. در مجموع، چهار نوع چدن خاکستری، سفید، مالیبل و داکتیل انواع مهم این آلیاژ به شمار می‌روند که تفاوت‌هایی در ترکیب شیمیایی و خواص دارند. اکنون پس از سالهای بسیار، یکی از بهترین انواع این آلیاژها را می‌توان نوع داکتیل دانست که بسیاری آن‌ را حتی با فولاد مقایسه می‌کنند!
اهمیت این نوع آلیاژ در صنعت، ما را بر آن داشت تا این مقاله متالکست را به چیستی آن، انواع و خواصی که دارد اختصاص دهیم. برای پاسخ به سوال چدن نشکن چیست، همراه ما باشید.

چدن داکتیل؛ از آغاز تولید تا امروز

شاید بهتر باشد که برای شناخت بهتر چدن داکتیل، آن را از آغاز ساخت بشناسیم. اولین بار، اواسط قرن بیستم، شخصی به نام کیت میلیس و سایر همکارانش، نوعی از چدن که غنی از گرافیت کروی بود را تولید کردند تا ضعف سایر انواع چدن از نظر کشش ضعیف و شکننده بودن را رفع کنند. میلیس، این نوع چدن را در سال ۱۹۴۳ برای اولین بار تولید کرد و در سال ۱۹۴۹ حق اختراع آن را با عنوان چدنی که در آن منیزیم مورد استفاده قرار می‌گیرد، ثبت کرد.
تولید چدن، سالهاست که بهبود می‌یابد و تاریخی طولانی از نوآوری‌ها را در خود جای داده است. تمامی این تلاش‌ها در راستای بهبود خواص این آلیاژ برای دست‌یابی به بهترین کارایی است.
مجموعه متالکست با ارائه خدمات ریخته گری، مفتخر است که سالها تجربه اساتید صنعت تولید چدن را در اختیار دارد و در تلاش است تا در این جامعه بزرگ، گامی مفید بردارد. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت خدمات ریخته گری چدن، روی لینک کلیک نمایید.

چدن داکتیل چیست؟ چدنی نشکن؛ رقیبی برای فولاد!

حتی اگر در صنعت فعالیتی نداشته باشید، حتما فولاد را به عنوان آلیاژی منحصر‌به‌فرد که دنیا را در برگرفته است می‌شناسید. من نیز پیش از ورود به دنیای فلزات، رقیبی برای این حریف قدر متصور نمی‌شدم و در تصورم نمی‌گنجید که روزی در خصوص نوعی چدن که با فولاد قابل مقایسه است، مطالعه داشته باشم. این حقیقت که فولاد تکرار نشدنی است را نمی‌توان نادیده گرفت اما جهان دانش، هموار در حال بهبود و تکامل است.
در همین جهان، چدن داکتیل تولید شد، با خواصی مشابه فولاد. این آلیاژ، با نام‌های چدن نشکن و چدن گرافیت کروی نیز شناخت می‌شود و نوعی آلیاژ چدنی غنی از گرافیت است.
در سایر انواع چدن، گرافیت و کربن به صورت ورقه‌ای ظاهر می‌شوند. در نهایت، محصولی که تولید می‌شود اگرچه مقاومت فشاری بسیار بالایی دارد، در مقابل بارهای کششی مقاومت چندانی از خود نشان نمی‌دهد و ماده‌ای شکننده، با کاربردهای محدود است.
در مقابل، چدن داکتیل، چدنی با قابلیت انعطاف بالا و نشکن است که گرافیت آن به صورت کروی درمی‌آید کروی بودن گرافیت، موجب می‌شود که انواع چدن نشکن در برابر خمش و بارهای ضربه‌ای بسیار بهتر از سایر چدن‌ها عمل کند.
بهتر است بدانید که آلیاژ مذکور را با عناوین چدن SG و ندولار نیز معرفی می‌کنند.

در صورتی که با چدن آشنا ندارید و می‌خواهید بدانید که چدن چیست، مقاله ما در متالکست را مطالعه نمایید.

ترکیب شیمیایی

پس از تعریف جامع این آلیاژ و پاسخ به سوال چدن داکتیل چیست، به طور مفصل در خصوص ترکیبات و خواص آن باید بحث کنیم که تولید آن با استفاده از محتوای عناصر مختلف در گریدهای گوناگون، در محدوده مقادیر زیر انجام می‌گیرد:

درصد عناصر مورد استفاده در انواع گرید چدن
استاندارد/عنصر	USA	Germany	ISO	کربن	سیلیسیوم	منگنز	فسفر	گوگرد	منزیم	مس	قلع
	۶۰-۴۰-۱۸	GGG40	۴۰۰-۱۸	۳.۵۰-۳.۷۸	۲.۸۰-۲.۸۵	۰.۲-۰.۵	۰.۰۳-۰.۰۶	۰.۰۲-۰.۰۳۵	۰.۰۲۰-۰.۰۶۰
	۶۵-۴۵-۱۲	GGG40	۴۵۰-۱۰	۳.۳۰-۳.۸۰	۲.۴۰-۲.۹۰	۰.۲-۰.۵	۰.۰۳-۰.۰۶	۰.۰۲-۰.۰۴۰	۰.۰۲۰-۰.۰۶۰
	۷۰-۵۰-۰۵	GGG50	۵۰۰-۷	۳.۲۰-۳.۶۰	۲.۳۰-۲.۹۰	۰.۴-۰.۶	۰.۰۳-۰.۰۶	۰.۰۲-۰.۰۴۰	۰.۰۳۰-۰.۰۵۵	<0.4
	۸۰-۶۰-۰۳	GGG60	۶۰۰-۳	۳.۰۰-۳.۵۰	۲.۴۰-۲.۸۰	۰.۳-۰.۵	۰.۰۳-۰.۰۶	۰.۰۲-۰.۰۴۰	۰.۰۳۵-۰.۰۵۰	۰.۳۰-۰.۴۰
	۱۰۰-۷۰-۰۳	GGG70	۷۰۰-۲	۳.۶۵-۳.۹۰	۱.۷۰-۱.۹۰	۰.۳-۰.۵	<0.06	<0.03	۰.۰۳۵-۰.۰۵۰	۰.۳۰-۰.۴۰	۰.۰۳-۰.۰۶
	۱۲۰-۹۰-۰۲	GGG80	۸۰۰-۲	–	–	–	–	–	–

توضیحات تکمیلی: عناصری چون مس و قلع، به منظور افزایش کشش و استحکام تسلیم و در عین حال کاهش انعطاف‌پذیری به صورت همزمان به برخی انواع چدن نشکن اضافه می‌شوند. با جایگزینی ۱۵ تا ۳۰ درصد از آهن موجود در آلیاژ با مقادیر مختلف نیکل، مس یا کروم نیز می‌توان مقاومت به خوردگی را افزایش داد. از سوی دیگر، سیلیسیوم را می‌توان با آلومینیوم جایگزین کرد تا مقاومت آلیاژ در برابر اکسیداسیون را بهبود بخشید.

منبع جدول

پیشنهاد ما به شما جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره ریخته گری چدن نشکن و انواع آلیاژهای این گروه مطالعه مقاله مربوطه است. جهت مطالعه روی لینک کلیک کنید.

انواع چدن داکتیل چیست؟

انواع مختلفی از این چدن وجود دارد که ساختار و در نتیجه خواص متفاوتی نیز دارند. ۶ نوع از مهمترین این انواع را در ادامه مورد بررسی قرار خواهیم داد.

فریتی

چدن فریتی، با قابلیت چکش‌خواری قابل توجه، با محتوای ۱۴ تا ۱۶ درصد سیلیسیوم تولید می‌شود. این چدن از انواع بسیار مشابه فولاد است با این‌حال وجود سیلیسیوم در ترکیب آن از مقاومت آن در برابر ضربه‌های شدید می‌کاهد و البته مقاومت به سایش کمی نیز دارد. رسانایی گرمایی و احتمال ایجاد تخلخل در حین ریخته‌گری از ضعف‌های این نوع چدن به شمار می‌روند.

نوع داکتیل با ساختار آستنیتی

این چدن با ساختار آستنیتی که قابلیت مغناطیسی نیز دارد، به مقاومت به دمای بالا و جلوگیری از کشیدگی معروف است و از انواع چدن نشکن به شمار می‌رود که کاربرد بسیاری در صنایع دارد.

چدن بینیتی

اعمال فرایند آستنیته کردن، که تولید را مشکل‌تر می‌کند، منجر به ساخت نوع بینیتی می‌شود. این نوع چدن اگرچه مقاومت بالایی دارد اما به دلیل سخت بودن تولید، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نوع مارتنزیتی

در اثر انجام عملیات حرارتی کوئنچ تمپر خاص، چدن مارتنزیتی ساخته می‌شود که خواصی از جمله مقاومت بالا در برابر سایش دارد. این چدن که به چدن ضدسایش نیز معروف است، در صنایع مختلف از جمله تولید پمپ آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پرلیتی

ساختار پرلیتی، مخلوطی از فریت و کاربید آهن (Fe3C) است که ساختار نسبتا سخت با شکل‌پذیری متوسط، مقاومت به سایش خوب، مقاومت به ضربه خوب و ماشین‌کاری خوب است.

چدن آستمپر شده داکتیل

چدن داکتیل آستمپرشده (ADI) را می‌توان از مقاوم‌ترین انواع در خانواده مهم این آلیاژ معرفی کرد. در این خانواده که به مقاومت قابل مقایسه با فولاد مشهور است، بیشترین استحکام خود را در قالب این نوع آلیاژ جدید به نمایش گذاشته است.

انواع گرید چدن داکتیل در صنعت

بیان اینکه انواع گرید چدن داکتیل چیست و چه خواصی دارد، بر اساس استاندارد ASTM A536 انجام شده است. رایج‌ترین‌های آن را می‌توان موارد زیر دانست:

• ASTM A536 Grade 60-40-18: این نوع با ساختار عمدتا فریتی، قابل مقایسه با انواع فولادهای کم‌آلیاژ است. این چدن دارای حداکثر انعطاف‌پذیری، ماشین‌کاری عالی و چقرمگی در دمای پایین است.
• ASTM A536 Grade 65-45-12: این نوع چدن با ساختار فریتی و پرلیتی، استحکام کششی و استحکام تسلیم نزدیک به فولاد کربنی معمولی دارد.
• ASTM A536 Grade 80-55-06: این چدن با ساختار پرلیتی (و مقادیر بسیار کمی فریتی) انعطاف‌پذیری متوسط است و مقاومت ضربه‌‌ای توامان با استحکام بالا دارد.
• ASTM A536 Grade 100-70-03: یک گرید کاملا پرلیتی است که مقاومت به خستگی، سایش و پایداری در دمای بالای بسیار خوبی دارد.
• ASTM A536 Grade 120-90-02: با کمترین میزان پرلیت در ساختار (و حتی صفر) استحکام و مقاومت بسیار بالا در برابر سایش دارد.

معایب و مزایای چدن نشکن چیست؟

همچون تمامی آلیاژها، انواع چدن نشکن نیز مزایا و معایبی دارد. از جمله مزایای این آلیاژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• این آلیاژ را می توان به راحتی ریخته‌گری و ماشین‌کاری کرد.
• نسبت استحکام به وزن بسیار خوبی دارد.
• این چدن را می‌توان با هزینه بسیار کمتری نسبت به فولاد ساخت.
• این نوع ترکیب آلیاژی، جمعی استثنایی از چقرمگی، ساخت کم هزینه و قابلیت اطمینان را در اختیار طراح قرار می‌دهد.

خواص مکانیکی چدن داکتیل از جمله مقاومت خوب در برابر ضربه، سایش، مقاومت به خستگی و جلوگیری از کشیدگی که در برخی از گریدها بهتر از سایرین است، منجر شده تا کاربردهای بسیاری در صنایع داشته باشند.
با تمام این خواص و مزایا، این آلیاژ در برخی انواع از جمله چدن فریتی، در حین ریخته‌گری تمایل به انقباض و ایجاد تخلخل بالایی دارد. از سویی انواع فریتی این چدن‌ها ماشین‌کاری، توان کنترل شوک حرارتی و فشار پایینی دارند و احتمال آسیب به آن‌ها زیاد خواهد بود.
از طرفی تولید برخی از این انواع چدن همچون چدن داکتیل بینیتی با مشکلاتی روبرو است که منجر به محدودیت و کاهش تولید و استفاده آن می‌شود.

تفاوت چدن داکتیل و خاکستری

در ریخته گری چدن، نوع چدن داکتیل و چدن خاکستری، دو نوع مهم از این آلیاژ به شمار می‌روند که ساختار آن دو و در نتیجه خواصی که دارند، متفاوت است.

این تفاوت‌ها را می‌توان چنین عنوان کرد:

• در حالی‌که که گرافیت در چدن خاکستری صفحه‌ای یا رشته‌ای است، گرافیت در نوع داکتیل شکل کروی دارد. این شکل از کربن گرافیتی را می‌توان با افزودن مقادیر اندکی منیزیم به آهن مذاب بدست آورد.
• عملکرد چدن مذکور در برابر سایش و خوردگی بهتر است.
• این آلیاژ مقاومت به سایش و ضربه بسیار بیشتری (در حدود ۳ برابر) از چدن خاکستری دارد.
• نوع نشکن، ضریب کشسانی بالاتری در مقایسه با نوع خاکستری دارد.

تفاوت چدن نشکن و خاکستری از لحاظ ترکیب شیمیایی نیز در جدول زیر آمده است:

% P	% S	% Mn	% Si	% C	عنصر
۰.۰۵-۱	۰.۰۲-۰.۰۲۵	۰.۲۵-۱	۱-۳	۲.۵-۴	چدن خاكستري
حداکثر ۰.۰۵	حداکثر ۰.۰۳	۰.۱-۱	۸/۲-۸/۱	۳-۴	چدن نشكن

جهت آشنایی با ریخته گری چدن و انواع آن، روی لینک کلیک کنید.

هر یک از عناصر، چه اثری بر چدن نشکن دارند؟

خصوصیات این آلیاژ چدنی در درجه اول بستگی به ترکیب شیمیایی دارد. ترکیب شیمیایی باید در تمام قطعه یکسان باشد. تمام عناصر بر خواص تأثیر می‌گذارند اما برخی از این عناصر تأثیر قوی بر ساختار زمینه و توزیع کره‌های گرافیتی دارند. هر عنصر، با هدف ایجاد یک خاصیت در ترکیب شیمیایی چدن نشکن مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از این اثرات عبارتند از:

• کربن تاثیر بسیاری بر سیالیت مذاب و خصوصیات انقباضی آن دارد.
• سیلیسیم، عامل گرافیت‌زا، فریت‌زا و افزایش‌دهنده استحکام و سختی در این آلیاژها است.
• منگنز به عنوان پرلیت‌زا و افزایش‌دهنده استحکام عمل میکند. این عنصر در عین حال انعطاف‌پذیری و ماشین کاری را کاهش می‌دهد.
• سریم به منظور خنثی‌سازی عناصر جزئی نامطلوب که موجب اختلال در فرآیند کروی کردن می‌شوند و نیز جهت کمک به عملیات تلقیح به چدن اضافه می‌گردد.

کاربردهای چون در نوع نشکن

با در نظر داشتن خواص مکانیکی چدن داکتیل و نظر به اینکه استحکام و شکل‌پذیری انواع چدن نشکن نسبت به چدن خاکستری بالاتر است، می‌توان آن را در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی از جمله ساخت موارد زیر مورد استفاده قرار داد:

• انواع لوله به‌ویژه لوله‌های آب و فاضلاب
• قطعات خودرو
• چرخ دنده
• محفظه پمپ‌ها
• قطعات هیدرولیک
• قاب تجهیزات در صنعت برق بادی

سخن نهایی

چدن داکتیل که به واسطه خواص خود به چدن نشکن نیز معروف است، با مقاومت کششی بالا و مقاومت به ضربه و سایش، قابل مقایسه با فولاد است. انواع این آلیاژ که در صنایع مختلف چون انواع لوله‌های زیرساخت فاضلاب، قطعات خودرو، پمپ‌ها و قطعات هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید توسط بهترین‌ها ریخته‌گری شوند تا عیوب ساخت آن‌ها به حداقل برسد.
ساخت بدون نقص، حوادث در صنایع و زندگی را به حداقل می‌رساند. متخصصین متالکست با سالها تجربه موثر در صنعت ریخته‌گری، انواع چدن را با بهترین خواص تولید می‌کنند. جهت ثبت سفارش می‌توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

سوالات متداول