چدن خاکستری استنیتی(نایرزیست)

               1- چدنهاي پر آلياژ

1-1- مقدمه

گروه مهمي از چدنهاي آلياژي كه با چدنهاي ريختگي معمولي تفاوت دارند، به نام چدنهاي پرآلياژ يا چدنهاي مخصوص شناخته مي‌شوند.

چدن‌هاي پر آلياژ را جداگانه بررسي مي‌كنيم زيرا مقدار عنصرهاي آلياژي در آنها از 3 درصد بيشتر است و نمي توان آنها را در پاتيل با افزودن عنصرهاي آلياژي به چدنهاي با تركيب شيميايي استاندارد توليد كرد. چدنهاي پر آلياژ معمولا در ريخته گريهايي توليد مي‌شوند كه به تجهيزات لازم براي توليد اين گونه تركيبها مجهزند. اين چدن‌ها را معمولا در كوره‌هاي قوس الكتريكي يا القايي ذوب مي‌كنند . در اين كوره‌ها مي‌توان تركيب شيميايي و دما را به دقت كنترل كرد. چدنهاي پر آلياژ گران قيمت ترند و در شرايط دشوار كاربردي از چدن‌هاي معمولي بهتر كار مي‌كنند. مي‌توان ريخته گريهايي را كه اين گونه چدن‌ها را توليد مي‌كنند به كوره‌هاي عمليات گرمايي و تجهيزات آبدادن با سرمايش مجهز كرد تا از عنصرهاي آلياژي به اقتصاديترين شيوه استفاده شود.

چدن‌هاي آلياژي را معمولا براي كاربرد اقتصادي و رضايت بخش در شرايط خاص انتخاب مي‌كنند. عنصرهاي آلياژي گوناگون و مشخصه‌هاي آنها را در سه نوع وضعيت كاري بررسي مي‌شود:

كار در محيط خورنده

الف- چدن‌هاي نيكل دار                            ب چدن‌هاي پرسيليسيم

كار در دماي  بالا

الف- چدن نيكل دار   ب- چدن‌هاي پر سيليسيم   ج چدن آلومينيم دار    د- چدن سفيد پرکرم

 

  كار در محيطهاي ساينده و فرساينده                                                                 الف- چدن‌هاي سفيد نيكل كروم دار (ناي هارد)          ب- چدن‌هاي سفيد پر كروم موليبدن                         ج- چدن سفيد كروم دار

تركيب شيميايي بسياري از اين چدن‌هاي مخصوص در مشخصات فني استاندارد گنجانيده شده است اما بعضي از آنها تركيب شيميايي اختصاصي دارند. براي دستيابي به سودمندترين خواص بعضي از اين چدن‌ها را عمليات گرمايي مي‌كنند.

                                2-چدن خاكستري آستنيتي ناي ر زيست

از زماني كه اولين نوع چدن آستنيتي تهيه گرديد يعني از حدود پنجاه سال پيش تا كنون انواع زيادي از اين چدن با خواص مطلوب توليد شده است. در حال حاضر انواع مختلفي از اين نوع چدن‌ها با 36-14% نيكل و همچنين مقادير متغيري از عناصر ديگر نظير سيليسيم، منگنز، مس كرم و موليبدن وجود دارد.

گروهي معروف از چدن‌هاي پرآلياژ با نام تجاري ناي رزيست شناخته مي‌شوند و از مدتها پيش به منظور مقاومت در برابر خوردگي توليد شده اند. مقاومت عالي اين چدن‌هاي پركاربرد در برابر خوردگي مديون وجود 5/13 تا 36 درصد نيكل و 8/1تا 6 درصد كرم و در يك نوع 5/5 تا 5/7 درصد مس در آنهاست. از چدن‌هاي ناي رزيست براي حل مسائل خوردگي مربوط به تلمبه كردن حمل و پالايش نفت چاههاي ترش اب شور، بعضي اسيدها و قلياها استفاده مي‌شود. اغلب چدن‌هاي ناي رزيست را مي‌توان به صورت چدن خاكستري يا داكتيل توليد كرد. چدن‌هاي ناي رزيست در مشخصات فني ASTM جداول 1 و 2 گنجانيده شده اند.

در برابر اكسايش در دماي زياد و نيز در محيطهاي خورنده مقاوم اند. وجود نيكل زياد باعث تشكيل پولكهاي گرافيت در حين انجماد حتي در حضور كروم زياد ( تا 6 درصد در چدن نوع 2b) مي‌شود. زياد بودن مقدار نيكل از تبديل زمينه آستنيتي نيز جلوگيري مي‌كند. خواص مكانيكي و فيزيكي چدن‌هاي خاكستري ناي رزيست كه در جدولهاي 3 و 4 ارائه شده است حاكي از ريز ساختار گرافيت پولكي در زمينه آستنيتي است. به طور كلي استحكام كششي در گسترده 170 تا 240 مگان پاسكال خواهد بود، و اگر چه چدن‌هاي خاكستري ناي رزيست پر آلياژند، نبايد تصور كرد كه پراستحكام نيز هستند. معمولا چدن‌هاي ناي رزيست عمليات گرمايي نمي شوند اما در بعضي كاربردها و هنگامي كه قطعات ريختگي بايد در دماي زياد كار كنند آنها را بايد از لحاظ ابعادي پايدار كرد. اين گونه عمليات گرمايي ساختار زمينه آستنيتي را تغيير نخواهد داد.

فازآستنيت در چدن‌ها كاملا مانند فولادها نمي تواند در درجه حرارت معمولي حفظ شود مگر اينكه نقطه Ms با افزايش عناصر مناسب به اندازه مناسبي پايين رود.

براي اين منظور عناصر منگنز نيكل مس يا تركيب كروم + نيكل كه استنيت را پايدار مي‌كند به كار مي‌برند. بعلت مقدار زياد كربن در چدن اگر بخواهيم از گذار كربن به حالت تركيبي با ناپديد شدن گرافيت و سرانجام به دست آمدن چدن سفيد اجتناب شود نبايد عناصر منگنز و كروم كه كربورهاي كمپلكس مي‌دهند بيش از اندازه لازم افزوده شوند. بنابر اين نمي توان يك چدن خاكستري بر طبق فرمول مخصوص فولاد تهيه نمود.

براي اينكه چدن خاكستري استنيتي همراه با كربورهاي آزاد يا بدون آنرا به دست آوريم با در نظر گرفتن اينكه افزايش مسي نبايد از حد حلاليت فراتر رود، و اينكه افزايش منگنز و كروم نبايد ايجاد مقدار زيادر كربور بنمايد، اساسا از عنصر نيكل استفاده مي‌گردد.

دامنه موارد استعمال چدن‌هاي خاكستري استنيتي فقط بعضي از كاربردهاي ويژه را در بر مي‌گيرد انواع ناي رزيست زماني كه مقاومت در برابر خوردگي مورد تقاضاست، مناسب مي‌باشد. انواع غير مغناطيسي در قطعات موتورها و ماشينهايي كه قابليت نفوذ مغناطيسي آنها بايد حداقل باشد به كار مي‌روند نوع minvar داراي ضريب انبساط فوق العاده كوچكي است و نوع أهزقخسهمشم در درجات حرارتي بالا مورد استعمال دارد.

چدن‌هاي آستنيتي بدليل مقاومت در برابر خوردگي وابستگي شديدي به تركيب دارند بنابر اين رعايت حدود تغييرات عناصر در محدوده‌هاي تعيين شده بسيار مهم است. از آنجائيكه سيليسيم از تشكيل كاربيدها جلوگيري نموده و باعث رسوب گرافيت مي‌شود لذا بايستي با در نظر گرفتن محدوده مجاز استاندارد مقدار آنرا به بالاترين حد ممكن رساند. نوع كاربيد تاثير مهمي بر خواص ريخته گري دارد تشكيل كاربيد بيانگر اين نكته است كه در هنگام انجماد گرافيت كمتري رسوب نموده است و در اين صورت ميزان انبساط چدن در قالب كمتر مي‌باشد.

بعلاوه كاربيدهاي يوتكتيك كرم در مراحل انتهاي انجماد نمي توانند بخوبي تغذيه شوند در نتيجه باعث ايجاد خلل و فرخ و همچنين بروز انقباضهاي بين دندريتي در قطعه مي‌شوند بنابر اين از نظر انقباض ناشي از انجماد بهتر است كه ميزان كاربيدها حداقل باشد. در بيشتر چدن‌هاي آوستينتي كرم وجود دارد كه تشكيل كاربيدهاي كرم را مي‌دهد. به هر حال كرم مقاومت در برابر خوردگي و اكسيد شدن را افزايش مي‌دهد و در بعضي موارد براي ايجاد مقاومت سايشي زياد بيش از 3% كرم به آلياژ اضافه مي‌شود. چدن‌هاي آوستنيتي نظير چدن‌هاي خاكستري غير آلياژي نسبت به ضخامت حساس هستند بدين معني كه مقاطع نازكتر نسبت به مقاطع ضخيمتر داراي كاربيدهاي بيشتري هستند. همچنين مقدار كاربيد با افزايش كربن معادل كاهش مي‌يابد.

كربن معادل بايد به نحوي انتخاب شود كه از قابليت ريخته گري تشكيل تخلخل دروني استحكام و ساختمان گرافيت مطلوبترين شرايط بدست آيد، چدن آوستنيتي قادر به توليد ساختمانهاي گرافيتي كامل نظير آنچه كه در چدن‌هاي غير آلياژي ديده مي‌شوند نيستند. كربن معادل طبق فرمول زير قابل محاسبه است:

CE=C%+0.33% Si+0.047% Ni – 0-0055% Ni*Si%

مشخصه مشترك چدن‌هاي استنيتي مختلف مقاومت ضعيف آنها در برابر كشش است. اين مقاومت وقتي كه گرافيت ورقه اي باشد 13 تا 25 كيلوگرم بر ميليمتر مربع و وقتي كه گرافيت كروي باشد 32 تا 45 كيلوگرم بر ميليمتر مربع است. اين امر ناشي از آنست كه زمينه بسيار نرم مي‌باشد. اما با وجود اين اين زمينه بسيار قابل كشش بوده و اين چدن‌ها افزايش طولي قابل اندازه گيري اي را در آزمايش كشش نشان مي‌دهند حتي با گرافيت ورقه اي افزايش طول مربوطه مي‌تواند به 2 تا 3 درصد برسد زماني كه گرافيت كروي باشد اين اعداد به مقدار زيادي بالاتر هستند. حتي اگر خواص مكانيكي اين چدن‌ها هميشه از اهميت قابل ملاحظه اي برخوردار باشد، انتخاب اين چدن‌ها اساسا بعلت خواص كاربردي بسيار ويژه شان توجيه مي‌گردد.

انواع ناي رزيست مقاومت خوبي در برابر خوردگي بوسيله اسيدها يا بوسيله نمكهاي معدني يا آلي، نشان مي‌دهند. مقاومت آنها در بسياري از حالات به طور غير قابل مقايسه اي بهتر از مقاومت يك چدن معمولي با يك چدن كم آلياژ است.

انواع ني رزيست كه داراي مس هستند به استثناي حالت خوردگي توسط بازها و در حالتي كه بايد با تمام قوا از آلوده شدن محصولات مورد عمل بوسيله مس اجتناب شود ترجيح داده مي‌شوند. در كنار اينها بايد متذكر شد كه انواع داراي مقدار كربن كم خواص مكانيكي بهتري داشته و علاوه بر اين نوع 4 در برابر اكسيد شدن در درجات حرارت بالا مقاومت بهتري دارد.

غالب چدن‌هاي استنيتي اصولا بعلت حضور كربورها، مغناطيس ضعيفي هستند،‌قابليت نفوذ مغناطيسي آنها بين 1/1 تا 4/1 واقع شده است در حالي كه چدن خاكستري معمولي كه شديدا مغناطيسي است قابليت نفوذي نزديك به 200 گوس بر ارستد دارد.

براي چدن‌هاي واقعا غير مغناطيسي مانند انواع نوماگ و 556 برعكس قابليت نفوذي پايينتر از 05/1 و گاهي اوقات پايينتر از 03/1 مورد مطالبه است.

يك چنين مقدار پاييني فقط مي‌تواند در غياب كربورها مثلا به كمك تلقيح گرافيتي كننده به دست آيد.

مي دانيم كه آستنيت ضريب انبساط حرارتي اش بزرگتر از فريت است،  در مقابل  در جه سانتيگراد بين صفر و 200 درچه سانتي گراد بر عكس، آستنيت انوار غني از نيكل ضريب انبساط حرارتي فوق العاده ضعيفي دارد.  بين صفر و 200 درجه سانتي گراد) ناي رزيست معمولي (نوع 1)‌ ضريب انبساط حرارتي حدود  درجه سانتي گراد دارد، اين ضريب به تدريج كه مقدار نيكل افزايش مي‌يابد كاهش مي‌پذيرد و در چدني ني‌وار به حداقل خود يعني  بين صفر و 200 درجه سانتي گراد مي‌رسد. از اين خاصيت زماني كه پايداري ابعاد بايد فوق العاده دقيق باشند استفاده  مي‌شود مثلا براي بعضي از قطعات ماشين‌هاي ابزار دقيق و غيره.

چدنNicrosilal  داراي خواص مكانيكي تقريبا رضايت بخش حتي در درجات حرارت بالا مي‌باشد، اين چدن در مقابل اكسيد شدن تا حدود 900 درجه سانتي گراد نيز نسبتا خوب مقاومت مي‌كمند. با وجود اين مقاومت در برابر اكسيد شدن Nicrosilal در درجات حرارت بالا كمتر از مقاومت آلياژ‌هاي غني از كروم ( 12 تا 35 درصد) كه گاهي با فولادها و گاهي با چدن‌ها طبقه بندي مي‌شوند مي‌باشد.

ساختار چدن‌هاي آستنيتي تشريح بسيار ساده اي دارند. اين چدن‌ها از يك زمينه آستنيتي همراه با گرافيت به صورت ورقه اي يا كروي و همراه با كربورهاي اتكتيك تشكيل شده است.

جدول 1_انواع چدن استنیتی

3-  تاثير عناصر آلياژي

1-3-كربن

مقدار كربن معمولا حدود 3-4/2% مي‌باشد. بايد توجه داشت مقدار كربن با افزايش نيكل كاهش مي‌يابد. تقريبا 20 % كربن به ازاي هر 0.2% نيكل. در چدن‌هاي كم كربن آستنيتي، مقدار كربن آزاد كمي كمتر از چدن‌هاي غير آلياژي است.

2-3-مس

مس نسبت به نيكل ارزان است و بهمين خاطر مي‌توان مقداري از آن را جانشين نيكل نمود. ولي اگر قرار باشد قطعه در مجاورت محلولهاي قليايي و مواد غذايي باشد استفاده  از آن مناسب نمي باشد.

3-3-كروم

در چدن‌هاي آستنيتي وجود كرم باعث افزايش سختي و افزايش مقاومت در برابر پوسته شدن حرارتي و نيز افزايش استحكام مي‌شود. در اين نوع چدن‌ها كرم بصورت كاربيد وجود دارد. اگر مقدار كرم كم حدود 1% باشد مي‌تواند بصورت محلول در ساختار چدن وجود داشته باشد كه اين مسئله باعث پايدار شدن آستنيت مي‌گردد. در چدن آستنيتي كرم دار بعلت بالا بودن مقاومت در برابر سايش ماشينكاري مشكل و هزينه آن زياد خواهد بود.

4-3-منگنز

منگنز در حدود 5/1 5/0 % در چدن‌هاي آستنيتي وجود دارد. البته گاهي نيز بخاطر بالا بردن مقاومت در مقابل ضربه در درجه حرارتهاي پايين ممكن است ميزان آن به حدود 7% نيز برسد.

5-3-سيليسيم

بعلت اينكه ساختمان زمينه آستنيتي مي‌باشد سيليسيم در آن اثر چنداني ندارد و بيشتر براي رسوب ورقه‌هاي گرافيتها استفاده و بطور معمول مقدار آن بين 5/2 تا 2/1% مي‌باشد ( نسبت به ضخامت قطعه)، با افزايش ميزان سيليسيم به حدود 5/5 تا 5/4% و كاهش كربن به مقدار 2/2 -6/1 مقاومت درجه حرارت بالا خزش و مقاومت در برابر اكسيد شدن افزايش مي‌يابد. حضور بيشتر از 5/5% سيليسيم، خطر تشكيل فاز ترد سيليكوفريت را در قطعات بوجود مي‌آورد.

6-3-فسفر

فسفر باعث ترد و شكننده شدن قطعات مي‌شود. لذا در تمامي چدن‌هاي آستنيتي عنصري مضر مي‌باشد و مقدار آن به حداكثر 08/0% محدود مي‌گردد.

7-3-ساير عناصر

ساير عناصر بمقدار جزيي وجود دارند كه در ميان آنها مي‌توان از سرب آرسنيك و آنتيموان و بيسموت به عنوان عناصر مضر نام برد.

4-كنترل دقيق متغيرها

تحقيق و تجربه نشان داده است كه تغييرات جزئي در تركيب درجه حرارت و ساير پارامترهاي متغير تاثير زيادي در ساختار زمينه و ميزان تخلخل دارد. بنابر اين هنگام توليد قطعات از چدن‌هاي آستنيتي بايستي كنترل دقيقي روي متغيرها اعمال شود. درجه حرارت بهينه در حدود 80 درجه بالاي درجه حرارت ليكوئيدوس مي‌باشد. مثلا در مورد چدني كه حاوي 20% نيكل و 8/3% كربن معادل مي‌باشد درجه حرارت مناسب حدود 1350 درجه خواهد بود.

 

1-4-اهميت كربن معادل

انتخاب كربن معادل بايد به گونه اي باشد كه مطلوبت ترين شرايط از نظر قابليت ريخته گري، تشكيل تخلخل دروني، استحكام و ساختار گرافيت بدست آيد. مثلا در مورد قطعاتي كه نياز به تغذيه گذاري دارند استفاده از چدن‌هايي كه تركيب آنها باعث بوجود آمدن كمترين درجه حرارت انجماد و بيشترين حد سياليت مذاب مي‌شوند بسيار مفيد است. بنابر اين به ريخته گراني كه چدن آستنيتي توليد مي‌كنند توصيه مي‌شود كه از چدن‌هايي استفاده نمايند كه كربن معادل آنها بالاترين مقدار ممكن را دارد. مشروط بر اينكه كربن معادل مقاطع ضخيمتر از رابطه زير پيروي نمايند.

CE=C%+0.2% Si+0.06% Ni <4.4%

-2-4-مسائل مربوط به تركيب شيميايي

تركيب شيميايي چدن هاي آستنيتي تاثير زيادي روي مقاومت در برابر خوردگي و حرارت و خواص ديگر آنها دارد. بنابر اين بايستي محدوده تعيين شده عناصر آلياژي را دقيقا حفظ نمود. تا كنون بررسيهاي زيادي در مورد دو عنصر كربن و سيليسيم بخصوص تاثير آنها بر روي كربن معادل صورت گرفته است. سيليسيم عنصري است كه باعث رسوب گرافيت مي شود، بنابر اين با توجه به محدوده مجاز، بهتر است از بالاترين حد سيليسيم استفاده نمود تا به اين ترتيب از تشكيل كاربيد جلوگيري شود. ذكر اين نكته ضروري است كه هر نوع كاربيد،‌تاثير به سزايي بر روي خواص قطعه ريختگي دارد. براي مثال تشكيل كاربيد نشان مي دهد كه در هنگام انجماد گرافيت كمتري رسوب كرده و نتيجتا ميزان انبساط چدن در قالب كمتر است. در ضمن كاربيدهاي يوتكتيكي كرم در مراحل نهايي انجامد بخوبي تجزيه نمي شوند در نتيجه باعث به وجود آمدن خلل و فرج و نيز به وجود آمدن انقباض هاي بين دندريتي در قطعه مي شود. در نتيجه از نظر انقباض ناشي از انجماد بهتر است كه ميزان كاربيدها حداقل باشد.

در بعضي از چدن هاي آستنيتي چه با گرافيت ورقه اي و چه با گرافيت كروي، معمولا كرم وجود دارد كه تشكيل كاربيدهاي كرم را تشديد مي نمايد. كرم مي تواند تا ميزان 5/0 % در آستنيت حل شود. بايد توجه داشت كه با تشكيل كاربيد كرم پايدار، تنش تسليم افزايش يافته و سختي زياد مي گردد وجود بيش از 1% كرم در قطعات با ضخامت متوسط باعث كاهش سريع ازدياد طول نسبي و مقاومت در مقابل ضربه خواهد شد با اين حال كرم باعث افزايش مقاومت در برابر خوردگي و اكسيد شدن مي گردد. در جائي كه مقاومت به سايش زيادي مد نظر باشد ممكن است بيش از  3% كرم به آلياژ اضافه شود. بعنوان مثال 20% حجم چدن نشكن آستنيتي (S-Ni-Si-Cr) 30-5-5  راكاربيد تشكيل مي دهد كه به همين علت مقاومت در برابر خوردگي و سايش اين چدن بسيار بالا است و از آن براي ساخت پمپهايي كه مايعات شيميايي شن و ذرات جامد ديگر را انتقال مي دهند استفاده مي گردد.

چدن هاي آستنيتي نظير چدن هاي خاكستري و چدن هاي غير آلياژي با گرافيت كروي، نسبت به ضخامت حساس هستند، بدين معني كه مقاطع نازكتر نسبت به مقاطع ضخيم تر داراي كاربيد بيشتري هستند، همچنين مقدار كاربيد با افزايش كربن معادل كاهش مي يابد.

5-خواص

مجموعه از خواص چدن آستنيتي كه در مقايسه با فلزات ريختگي ديگر بي نظير مي‌باشد شامل موارد زير مي‌باشد:

1- مقاومت در برابر خوردگي

2- خواص خوب انبساطي ( حداقل تغيير ابعاد در اثر تغيير درجه حرارت)

3- مقاومت در برابر حرارت و اكسيداسيون

4- بهبود خواص در درجه حرارتهاي پائين ( دماي تبديل شكست نرم به ترد پائين)

5- استحكام و چقرمگي

6- بهبود مقاومت سايشي

7- قابليت ماشين كاري بالا و مناسب

8- خاصيت غير مغناطيسي مفيد

 

 بعلت اينكه چدن‌هاي آستنيتي نسنت به فولادها، داراي كربن بيشتر و درجه حرارت ريختگي كمتري هستند لذا داراي سطح ريخته گري بهتري مي‌باشند. از آنجائيكه معمولا راندمان ريخته گري قطعات از جنس چدن آستنيتي بالا است لذا مي‌توان آنها را با هزينه‌هاي پائين تر توليد نمود.

6-كاربردهاي چدن ناي رزيست

مقدار نيكل و كروم در انواع مختلف چدنهاي ناي رزيست بسته به محيط كاربرد متغير است. چدنهاي خاكستري ناي رزيست نوع 1 و 1b كه نيكل كم دارند با 5/5 تا 5/7 درصد مس تقويت مي‌شوند تا به خوبي در برابر خوردگي مقاومت كنند. چدن ناي رزيست نوع 1 به سبب مقاومت در برابر خوردگي در سولفريك اسيد رقيق و غليظ هوانداده، شهرت خوبي به دست آورده است. از تلمبه‌هاي دنده اي ساخته شده از چدن ناي رزيست نوع 1 براي انتقال سولفوريك اسيد استفاده مي‌شود. اين چدن آلياژي در آب دريا نيز به خوبي كار مي‌كند.  چدن نوع 1b بيشتر كروم دارد و در نتيجه مقاومت آن در برابر خوردگي فرسايشي بهتر،‌ و سختي و استحكام كششي آن بيشتر است.

چدن خاكستري ناي رزيست نوع 2 شناخته شده ترين چدن در گروه است انتخاب اين چدن غالبا به سبب مقاومت آن در برابر خوردگي در محيطهاي گوناگون و استفاده موفقيت آميز از آن در طيف گسترده اي از كاربردهاست. چدن نوع 2 براي كار در محيطهاي شديدا خورنده بخار و حمل و نقل محلولهاي قليايي سوز آور و امونياكي بسيار مناسب است. هنگامي كه چدن‌هاي ناي رزيست در محيط هيدروژن سولفيد قرار گيرند، لايه اي از سولفيد تشكيل مي‌دهند كه از فلز پايه در برابر خوردگي بيشتر محافظت مي‌كند. آهنگ خوردگي ناچيز اين لايه دليل كاربرد گسترده چدنهاي ناي رزيست در صنعت نفت است. در اين صنعت از چدن‌هاي ناي رزيست براي تلمبه كردن و حمل و نقل نفت خام ترش استفاده مي‌شود.

هر ساله تعداد بسياري قطعات ريختگي چدن ناي رزيست براي كار در آب دريا به ويژه براي تلمه‌ها و شيرها خريداري مي‌شود. در چنين كاربردهايي اين چدن برتريهاي قابل توجهي بر چدن‌هاي غير آلياژ يا كم آلياژ دارد. اين برتريها به ويژه از لحاظ تحمل سرعت زياد سيال و سازگاري گالوانيكي با فلزهاي ناهمجنس اهميت دارد. چدن‌هاي ناي رزيست در برابر فولاد روپينه كاري شده آلياژ‌هاي آلومينيم و چدن خاكستري غير آلياژي همچون كاتد عمل مي‌كنند اما در برابر نوارهاي فولاد زنگ نزن در شريهايي از جنس چدن ناي رزيست با موفقيت استفاده مي‌شود. پروانه‌ها و پره‌هاي از جنس فولاد زنگ نزن در بدنه تلمبه‌ها يي از جنس چدن ناي رزيست بسيار خوب كار مي‌كند

چدن‌هاي ناي رزيست به سبب داشتن مقدار زيادي نيكل در پردازش سديم هيدروكسيدها يا سود سوز آور به ويژه هنگامي كه ميزان الودگي فراورده بايد بسيار اندك باشد به كار مي‌آيند. در اين كاربرد استفاده از چدنهاي نوع D-4, D-3, 3 با 28 تا 32 درصد نيكل ترجيح داده مي‌شود. چدن‌هاي داكتيل ناي رزيست نوع D-2, D-28, D-3, D-4 در برابر فرسايش حفره زايي در شرايط سخت مقاومت عالي دارند. پروانه قايقهاي كوچك و پره تلمبه‌هاي ساخته شده از چدن ناي رزيست نوع D-2 بهتر از انواع برنزي يا فولادي زنگ نزدن 430 كار مي‌كنند.

1-6-چدن‌هاي نيكل دار براي كار در دماهاي زياد

چدن هاي خاكستري نيكل دار قديميترين گروه چدن هاي پر آلياژ براي كار در دماي زياد محسوب مي شوند. از اين چدن هاي آستنيتي مي توان در گستره دمايي 400 تا 820 درجه سلسيوس (750 تا 1500 درجه فارنهايت) به نحو موثر استفاده كرد. اگرچه استحكام كششي چدن هاي خاكستري ناي رزيست در دمايي كمتر از 550 درجه سلسيوس از استحكام كششي چدن هاي كم آلياژ چندان بيشتر نيست اما در دماهاي زياد چدن هاي ناي رزيست برتري قابل توجهي دارند. مقاومت چدن هاي ناي رزيست در برابر اكسايش در دماهاي بالاتر از 600 درجه سلسيوس از مقاومت چدن هاي غير آلياژي و كم آلياژ بسيار بيشتر است. به سبب چسبنده بودن لايه اكسيد تشكيل شده بر روي قطعات چدن ناي رزيست در دماي زياد اين چدن ها براي كاربردهايي از قبيل راهنماي سوپاپ موتور اتومبيلها و چند راهه هاي دود، محفظه توربين گازي وغلتكهاي خمكاري شيشه تخت مناسب اند. غلتكهاي درون كوره ها كه از چدن ناي رزيست ساخته مي شوند با موفقيت در دماهايي نزديك به 700 درجه سلسيوس كار مي كنند، زيرا در برابر اكسايش و شكل دادن تا اين دما مقاوم اند. چدن هاي خاكستري ناي رزيست در مجاورت بخار نيز امتحان خود را پس داده اند. چدن هاي نوع 1،3 و 4 در برابر فرسايش بخار تر در دماهايي تا 500 درجه سلسيوس مقاوم اند. چدن هاي ناي رزيست پر كروم تر،‌يعني 2b,4 (داراي 3 تا 6 درصد كروم) در برابر رشد و اكسايش در مجاورت بخار و در دماهاي تا 600 درجه سلسيوس مقاوم اند. از چدن هاي نوع 2b,3 براي ساختن ديافراگم توربين، شيرها، قطعات شير، و حلقه هاي افشانك براي كار درمجاورت بخار تر استفاده مي شود.

ضريب انبساط خطي چدن هاي ناي رزيست به سبب داشتن زمينه استنيتي از ضريب انبساط خطي چدن هاي پرليتي يا فريتي غير آلياژ يا كم آلياژ بيشتر است. چدن نوع 5 از اين قاعده مستثني است. ضريب انبساط چدن ناي رزيست نوع 1 به ضريب انبساط آلياژ آلومينيم مورد استفاده در ساخت پيستون موتورهاي هواپيما و موتورهاي درونسوز اتوبوسها و كاميونها بسيار نزديك است. از چدن ناي رزيست نوع 1 براي ساختن مغزيهاي شيار فوقاني اين پيستونها استفاده مي شود. اين مغزيها كه سخت تر و در برابر فرسايش مقاومت ترند در برابر مالش و كوبش مداوم رينگ پيستونها در دماهاي زياد از آلياژ هاي آلومينيمي بسيار پايدار ترند. عمر پيستونها را بسيار افزايش مي دهند و عملكرد موتور را بهبود مي بخشند. محفظه هاي توربين گازي و توربوشارژرهاي ساخته شده از چدن ناي رزيست نوع 4 با موفقيت كار كرده اند.

2-6-كاربرد قطعات چدن آوستنيتي

از چدن هاي آوستنيتي براي توليد محصولاتي استفاده مي شود كه بايستي در محيط هاي گوناگون در برابر خوردگي پوسته شدن مقاوم باشند و در درجه حرارتهاي بالا تا 800 درجه سانتيگراد رشد و خزش آنها نسبتا كم باشد. البته اين آلياژ ها بخاطر خواص خوب انبساطي الكتريكي غير مغناطيسي بودن و ساير خصوصيات خوب فيزيكي مصارف بسيار زيادي دارد. همچنين از آن در توليد قطعاتي كه در درجه حرارتهاي زير صفر بكار گرفته مي شود نيز استفاده مي گردد. كاربرد اصلي اين چدن ها در توليد رينگ پيستون هاي موتورهاي ديزلي، پمپ ها و شيرهاي مورد استفاده در صنايع نمك زدايي، شيميايي، نفت و تمام صنايع كه آب يا ساير مايعات خورنده حمل مي نمايند، همچنين براي توليد توربوشارژهاي لوله هاي اگزوز، شيرهاي مقاوم در درجه حرارتهاي بالا، كمپرسورها،‌كليدهاي الكتريكي و پروانه هاي كشتي ها مي باشد.

مقاومت خوب چدن هاي آوستنيتي در برابر خوردگي در آب دريا از مهمترين عواملي است كه استفاده از اين نوع چدن را روز افزون نموده است.

7-عوامل موثر در ريخته گري قطعات چدن آستنيتي

بي عيب بودن قطعات ريختگي از جنس چدن آستنيتي، علاوه بر اينكه به روشهاي راهگاهي وتغذيه گذاري مربوط است معمولا به عوامل ديگري نيز بستگي دارد كه بعضي از آنها از نظر اندازه قطعه ريختگي، استحكام قالب تركيب شيميايي درجه حرارت ريختن و جوانه زايي،‌خود با يكديگر وابستگي دارند. هميشه در نظر داشته باشيد كه چدن هاي آستنيتي با گرافيت ورقه اي از نظر خصوصيات انقباضي و ساير خصوصيات ريخته گري شباهتي با چدن خاكستري نداشته براي قطعات چدن آستنيتي بايستي مناسبترين مدل ساخته شود،‌ انقباض انجماد مدل از جنس چدن آستنيتي 65/0 % مي باشد در حالي كه مقدار آن براي قطعاتي از چدن معمولي 85/0 % مي باشد. بطور كلي تا آنجا كه امكان دارد طراحي يك قطعه چدن آستنيتي بايد داراي مقاطع يكنواخت باشد و در صورتيكه وجود مقاطع ضخيم تغذيه گردد. استحكام و سختي زياد قالب از عوامل بسيار مهم است. قالب بايستي توانايي مقاومت در برابر فشار فرواستاتيكي و فشاري كه در اثر رسو ب گرافيت بوجود مي آيد را داشته باشد.

 

8- مواد اوليه

نوع جنس : Ni – resist چدن خاكستري آستينتي

غامر موجود: فروسيلسیم نيكل- فرو منگز فرروكروم مس -شمش چدن كلاج

9- تجهيزات قالبگيري:

1- بيل ريخته‌گري     2- سرند 3- درجه براي قالبگيري     4- صفحه زير درجه‌اي   5- ماله 6- كوبه 7- كارد و تسمه        8- ابزار قاشقي       9-ابزار باشنه

10- سيخ هوا     11- ميله و پيچ مدل درآور 12- ماسه مناسب(ماسه موجود در کارگاه)

10-تجهيزات ذوب

1- كوره زميني   2- بوته 3- انبر طوق 4- باتيل     5- كمچه دونفره

11-عمليات بار ريزي

ريختن مذاب به داخل قالب مي‌تواند توسط پاتيل يا ملاقه انجام گيرد كه معمولاً بايد نكاتي رعايت شود. اولاً قبل از بارريزي مسير حركت مشخص باشد دوماً انتقال مذاب به قالب با سرعت و در زمان مناسب ريخته شود و از قطع و وصل كردن مذاب در هنگام ريختن خودداري شود و همچنين مذاب باقي‌مانده در ته بوته يا پاتييل بايد كاملاً تخليه شود و تبديل به شمش گردد.

پس از اتمام عمليات بار ريزي بعد از مدتي قطعات را از ماسه درآورده و تميز مي‌كنيم تا ساير آزمايشات شامل تست سختي، متالوگرافي- خوردگي بر روي آن انجام شود.

12-نحوه آزمايش

ابتدا بوته را براي جلوگيري از شك حرارتي پيش گرم كرده و از كوره بيرون آورديم.

سپس جهت شارژ آن را تميز مي‌كنيم و بعد چدن كلاچ را همراه فرومنگز و فرووكروم و نيكل داخل بوته گذاشته و بوته را توسط گيره داخل كوره قرار داديم و درب كوره را توسط دو بوته فرسوده بسته طوري كه شعله به مقدار كمي بيرون بزند تا راندمان حرارتي بالا برود. سپس شير سوخت را باز كرده و همزمان كوره را روشن كرديم پس از زمان يك ساعت و ده دقيقه ذوب آماده شد بعد كوره را خاموش كرده سپس روكش سيم مسي را سوزانده و مس خالص را به مقدار لازم به داخل ذوب اضافه مي‌كنيم همچنين فرو سليس را اضافه كرده و به مدت 15-10 دقيقه به طول انجاميد تا ذوب كامل به دست آمد سپس كوره را خاموش و شير سوخت را بسته و بعد از پوشيدن لباس و كلاه ايمني توسط گيره بوته را از داخل كوره بيرون آورده و داخل كمچه گذاشته سپس بوته را بلند كرده و بارريزي در قالب را انجام داديم.

(براي جلوگيري از ورود سربارخ و آشغال سطح ذوب را توسط كفگير تميز كرديم.)

13-محاسبه شارژ

با توجه به جدول  1  چدن مورد نياز آزمايش نوع 1a مي‌باشد و براي رسيدن به ميزان درصد ردر رنج اين نوع چدن نياز به عناصر : Cr , mn, Cu, Ni, Si مي‌باشد.

براي اضافه كردن اين عناصر Si    Cr , mn,به صورت فرو، درصد Si, cu, %72-75 به صورت خالص و بقيه بار مورد نظر تا سقف 10 كيلو از شمش چدن كلاج (7كيلو) با اين آناليز

 %Si = %1-1.2 , %C =%4 -4.20 %mn=%03-050  مي‌باشند.

1-13محاسبه Si

درصد مورد نياز) )

درصد فرو))  فروسليس

در شمش چدن كلاج si ميزان 1/100=x/7=70 gr

 كل در بارs i   150+ 70=220 gr

 در بارsi ميزان درصد =x/100=0.22/10=%2.2

2-13محاسبه mn

درصد مورد نياز

درصد فرو فرومنگز

ميزان در شمش چدن كلاج =

  در بار mnكل  = 130+30=160  gr

ميزان درصد در بار =

 

3-13محاسه Cr

درصد مورد نياز  فروكروم

درصدر فرو   فروكروم

4-13محاسبه Cu

درصد مورد نياز  

درصد مورد نياز  .    5-13 محاسنه نیکل

6-13محاسبه C

در شمش چدن كلاج Cميزان   =

 در بار C ميزان درصد

7-13محاسبه كربن معادل

CE = %C +% 0.33 Si +% 0.047 Ni - %0.0055 Ni × Si

CE = %2 .8 + %072+%0.7- %0.18 = %4

14- نتايج

1-14ساختار 

پس 1 ج نمونه ساختار آلياژ با توجه به اينكه Ni %15 در آلياژي است زمينه كاملاً آستنيتي و در حضور CR همراه با مقداري كاربيد كروم با رسوب رشته‌هاي كرمي شكل گرافيت ديده شد.

 

2-14سختي

از نمونه چند سختي گرفته شد و نتيجه آن 138 برينل

3-14تست خوردگي

نمونه‌هايي از جنس اين آلياژ و چدن خاكستري موجود در كارگاه جهت مقاايسه در محيطهاي اسيد كلريدريك رقيق  و اسيد سولفوريك غليظ نگه داشته و نتياج زير  حاصل گرديد.

1-اسید سولفوریک غلیظ:

نمونه چدن خاکستری 10/176  گرم در اسید به مدت 120ساعت گذاشته وبه01/176 کاهش وزن   پیدا کرده یا به عبارتی %05/ کاهش وزن ونمونه چدن مورد آزمایش با همین شرایط هیچ تغیری در وزن بوجود نیامد

:..

2-اسید کلریدریک رقیق:

نمونه چدن خاکستری بوزن 41/124گرم بمدت 72ساعت گذاشته وبه 38/124کاهش وزن پیدا کرده یابه عبارتی  %03/کاهش وزن ونمونه چدن استنیتی با همین شرایط هیچ تغیری در وزن بوجود نیامد.

 

 

 

15 - منابع

1- متالورژي كار بردي چدنها جلد اول وجلد دوم، تاليف مرعش مرعشي

2- قطعات ريختگي چدني «خواص مكانيكي» تاليف:گري ف.راف. جان داو و ديگران، ترجمه محمدرضا فضلي

3- متالورژي ساختاري تاليف آلبر ورسي، ژولين ويد، ترجمه فريدون اشرفي، انتشارات دانشگاه آزاد.

 

 



تاريخ : جمعه دوم تیر 1391 | 13:46 | نویسنده : مصطفی حسن نژاد |
چدنهاي آلياژي پرسيليسم مقاوم به خوردگي 3
v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} تهيه شمش‌هاي چدني جهت مصرف در واحدهاي ريخته‌گري
در كارخانه ذوب آهن اصفهان تهيه شمش‌هاي چدني توسط يك ماشين شمش‌ريزي (كوره بلند شمار 1) داراي دو خط مي‌باشد كه قالب‌هاي شمش‌ريزي روي آن نصب شده‌اند. قالب‌ها پس از پر شدن مذاب با آب سرد شده و در آخر خط شمش‌ريزي كه خط بر‌مي‌گردد شمش‌هاي جامد تخليه مي‌گردند. وزن همچنين يك از اين شمش‌ها حدود 40 كيلوگرم است. همانطوري كه مي‌دانيد آهن مذاب تمايل شديدي به جذب كردن دارد. لذا مذاب آهن در كوره بلند در مجاورت كك و گازهاي كربني حداكثر مقدار كربن مورد نياز خود را جذب مي‌كند. مقدار كربن جذب شده توسط مذاب آهن بستگي به شرايط كار كوره و ماهيت مواد اشاره شده در كوره دارد. اين مقدار بين 25/3 تا 4 درصد تغيير مي‌كند. همزمان با احياء سنگ آهن مواد سليسيمي كه در سنگ معدن حضور دارند نيز به سيلسيم خالص احيا مي‌گردند. در نتيجه مذاب چدن اياد شده در كوره بلند محتوي مقاديري بين 05/ تا 4 درصد سيليسم مي‌گردد. سيليسم مهمترين عنصر موجود در چدن بوده زيرا بيشترين اثر را در كنترل ساختار ميكروسكوپي آن بر عهده دارد. حضور سيليسم كم چدن باعث سفيد شدن آن شده و وجود مقدا بالاي سيليسم باعث درشت شدن گرافيت در چدن مي‌گردد. از طريق كنترل شارژ مصرفي در كوره بلند مي‌توان چدنهايي با درصدهاي مختلف سيليسم به دست آورد. منگز نيز در مقادير كم يا زياد در سنگ معادن آهن وجود داشته و مقددار كاملاً قابل توجهي از آن در جريان كار كوره احيا شده و جذب مذاب چدن مي‌گردد. علاوه بر عناصر كربن، سيليسيم و منگز كه نقش اصلي را در خواص چدنها دارند عناصر ديگري نيز در چدنها وجود دارد كه مي‌توانند تحت نام ناخالصي‌ها طبقه عناصر ديگري نيز در چدنها وجود دارد كه مي‌توانند تحت نام ناخالصي‌ها طبقه‌بندي مي‌گردند. مهمترين اين عناصر عبارتند از فسفر و گوگرد. فسفر از طريق سنگ معدن وارد مذاب چدن شده و گوگرد نيز اصولاً از طريق كك مصرفي به مذاب چدن راه مي‌يابد. مقدار گوگرد در چدنهاي خاكستري بين 2% تا 8% درصد بوده در شمش چدنهاي سفيد تا 2% درصد نيز مي‌رسد. امروز در توليد قطعات مهندسي و مرغوب نياز به شمش‌هاي چدني با تركيب كنترل شده و عاري از عناصر ناخواسته ضرورت اساسي است. در مواردي چدنهاي با سيليسيم و كربن كمتر از حدي كه در شمش‌هاي معمولي وجود دارد مورد درخواست واحدهاي ريخته‌گري قرار دارد. ساده‌ترين و متداولترين روش توليد چدن‌هاي تصفيه شده و با تركيب معلوم ذوب شمش چدن يا قراضه چدن در كوره‌هاي كوبل، كوره‌هاي شعله‌اي به همراه مصرف مقدار معيني قراضه فولاد و عناصر افزودني ديگر مي‌باشد. تصفيه بيشتر مذاب چدن را مي‌توان در پاتيل با استفاده از شلاك‌هاي مناسب انجام داد. از آنجايي كه شمش‌هاي چدني توليدي در كارخانه‌ ذوب آهن اصفهان از نوع چدنهاي تصفيه نشده مي‌باشند، لذا بعضي از واحدهاي ريخته‌گري ايران به ويژه در توليد چدنهاي آلياژي – نشكن از شمش‌هاي تصفيه شده وارداتي استفاده مي‌كنند. در زير و صفحه بعدي در زير تركيب شيميايي انواع شمش‌ چدني مجتمع ذوب آهن اصفهان به همراه چند شمش توليدي در ديگر كشورهاي جهان آورده مي‌شود. جدول 1- نمونه از تركيب شيميايي شمش چدن توليدي در مجتمع ذوب آهن اصفهان   درصد كربن درصد سيليسيم درصد منگز درصد گوگرد درصد فسفر نوع اول حدود 4 7/2 > 05/-3/1 4%-7% 01/-1 نوع دوم حدود 4 7/1-7/2 05/-3/1 4%-7% 01/-1 نوع سوم حدود 4 075/-75/1 05/-3/1 4%-7% 01/-1   جدول 2- تركيب شيميايي نمونه‌هايي از شمش چدن با فسفر پايين كه در توليد انواع چدن‌ها با كيفيت ويژه و آلياژي و چدنهاي نشكن نام شمش سورلF-1 متالD-1 شمشL.P شمشHANNA شمشPICKNDSMATHER كربن حداقل 25/4 متوسط 5/2 45/4 20/4 15/4 سيليسيم 7% 2 42/0 45/2 90/1 گوگرد 18%   15% 08% 12% فسفر 22%   25% 28% 26% منگز 09%   14% 87% 78%   عناصر جزئي آلياژي در شمش نيكل 85% 70% 30% 42% آلومينيوم 40% 20% 28% 19%   عناصر گرافيت‌زا تتانيم 28% 82% 11% 42% آلومينيوم 15% 01% 02% 05%   كاربيد و پرليت‌ ز كرم 18% 25% 30% 22% واناديم 20% 13% 14% 25% قلع 01% ناچيز 05% 02% مهمترين خصوصيت يك شمش چدن را مي‌توان به صورت زير خلاصه كرد: 1- قيمت آن در رابطه با نوع قطعات ريختگي توليدي 2- ثابت بودن تركيب شيميايي شمش چدن در طول زمان‌هاي متمادي 3- عدم حضور جرم‌ها – سرباره و ناخالصي‌هاي ناخواسته 4- عدم وجود زنگ‌زدگي بيش از حد سطوح شمش در اثر انبارداري طولاني و يا غير صحيح آن 5- عدم حضور عناصر ناخواسته و يا در حدالق قرار داشتن اين عناصر در توليد قطعات چدني خاص، عناصري نظير كرم، واناديم، بورن، كلريم موليبدن و .... فروسي و چگونگي توليد فرو آلياژها همانطوري كه در بخشهاي قبلي اشاره شد هدف اصلي ما در اين پروژه توليد چدنهاي خاكستري پرسيليسم مي‌باشد. كه مواد اوليه براي توليد آن چدن خاكستري پرسيليسم مي‌باشد، كه در قسمت قبلي توضيحات تقريباً كاملي در مورد چدن خاكستري، تاثير عناصر آلياژي مختلف بر روي آن و چگونگي توليد چدن خاكستري براي استفاده در واحدهاي ريخته‌گري داده شد. لذا ما در اين بخش قصد بر اين داريم توضيحات كاملي در مورد فروسيليسم بدهيم كه در حقيقت كلي از مواد اوليه براي توليد چدنهاي پرسيليسم بعد از خود چدن خاكستر مي‌باشد. همانطوري كه مي‌دانيد اصولاً در توليد چدنهاي آلياژي يا فولادهاي آلياژي عنصر آلياژي اصلي راكه به آن اضافه مي‌كنند اكثراً به صورت خالص نبوده و از فورآلياژ آن استفاده مي‌كنند مثلاً براي توليد چدن با كرم بالا از فرو كرم كه نوعي فروآلياژ مي‌باشد استفاده مي‌كنند. طبيعتاً در توليد چدنهاي پرسيليسم نيز از اين قاعده مستثني نبود. و در توليد آن از فروآلياژ استفاده مي‌كنند، كه فروآلياژ مصرفي در توليد اين نوع چدنها به توضيحات فروسيليسم مي‌باشد. لذا با توجه به توضيحات فوق در اينجا لازم است كه توضيحاتي در مورد فرو آلياژها داده شود. لذا ما در اين بخش قصد داريم در مورد فروآلياژها  توليد آنها – مورد استفاده فروآلياژها دلايل استفاده از فروآلياژها – اصول توليد فرو آلياژها و توليد فرو سيليم توضيحاتي داشته باشيم كه به شرح زير مي‌باشد:   فروآلياژها و توليد آنها فروآلياژ، آلياژي است از آهن با يك يا دو عنصر مضاعف به  عبارت ديگر فروآلياژ يك نوع محژخلوط يا تركيب فلزات مختلف با آهن مي‌باشد. كه عمدتاً در صنايع ذوب آهن و فولادسازي به كار برده مي‌شود. اصولاً بيش از يك قرن است كه صنعت توليد فروآلياژها در جهان مطرح شده است. اين صنعت به عنوان پيش‌درآمدي در دست يابي و توليد به صورت فروآلياژ تهيه نمي‌شوند مثل Ni و Co چون اشكال چنداني از لحاظ تهيه و دماي ذوب نداشته و به صورت خالص اضافه مي‌شوند. ولي براي اضافه نمودن عناصري مانند  W , V , MO ,CR , SI, MN    بهتر آن است كه از فروآلياژ تهيه شده از اين عناصر استفاده گردد. در اين ميان فروسيلسم داراي جايگاه ويژه‌اي مي‌‌باشد.   موارد استفاده از فروآلياژها آلياژ سازي : با اضافه نمودن آلياژسازيها به فولاد، چدن و يا فلزات غير آهني مي‌توان آلياژ خالص و مورد نظر را تهيه نمود و خواص مكانيكي و شيميايي لازم را به دست آورد. از فروآلياژها براي آلياژ كردن فولاد و چدن (چدن‌هاي پرسيليسم – چدن‌هاي پركرم)استفاده مي‌شود. از بين بردن ناخالصيهاي مضر: در بعضي از موارد بر حذف ناخالصي‌ههاي مضر (عمدتاً گازها) از فروآلياژها استفاده مي‌شود. با اضافه نمودن فروآلياژها به مذاب و انجام واكنش‌هاي مربوطه مي‌توان ناخالصي‌ها را به صروت سرباره خارج نمود. به عنوان مثال از فروكرم و فروسيليسم مي‌توان به عنوان اكسيژن‌زدا استفاده نمود. جوانه‌زايي: در بعضي از موارد براي كنترل اندازه دانه‌هاي كريستالي بايستي شرايط انجماد مذاب را تغيير داد. اين كنترل در بعضي اوقات توسط زياد كردن تعدا جوانه‌هاي موجود در مذاب انجام مي‌پذيرد. فروآلياژها مي‌توانند اين نقش را بازي كرده و هدف مورد نظر حاصل مي‌شود. روانسازي: برا سهولت در ريخته‌گري مذاب (به خصوص چدنها) از بعضي از فروآلياژها نيز مي‌توان استفاده نمود. دلايل استفاده از فروآلياژها بنا به دلايل مختلف امكان استفاده مسقتيم از عناصر آلياژي خالص وجود ندارد. استفاده از عناصر خالص مسائل زير را دربر دارد. 1- كنترل سرعت حل شدن عنصر خالص در مذاب مشكل‌تر مي‌باشد. 2- سوختن و از بين رفتن عناصر خالص زياد خواهد بود. 3- در اكثر موارد عناصر خالص، داراي نقطه ذوب بالايي مي‌باشند. (مانند موليبدن و تنگشتن) 4- تهيه و توليد عناصر بسيار گران‌تر مي‌باشد. بنا به دلايل فوق فروآلياژها تهيه مي‌گردند. كه داراي نقطه دوبي پايين‌تر، قيمت ارزانتر و از بين رفتن كمتر مي‌باشند.   اصول توليد فروآلياژها اصولاً فروآلياژها به طور كلي به دو روش تهيه مي‌شوند: 1- روش كربوترمي 2- روش متالوترمي 1- سيليكوترمي ،         2- آلومينوترمي روش كربوترمي نيز مي‌تواند خود به سه قسمت تقسيم شود. الف- روش قديمي (توليد در كوره‌هاي زميني) ب- روش كوره بلند ج- كوره قوس الكتريكي در ابتدا ذوب فروآلياژها در پاتيب‌هاي گرافيتي در كوره‌هاي زميني همراه با كك و ساير مواد لازم صورت مي‌گرفت. معايب اين روش عبارت بودند از: الف- محدوديت از نظر تنوع توليد فروآلياژها پرعيار ب- عدم امكان توليد فروآلياژها پرعيار ج- برآورد نكردن نياز صنايع فولادسازي (پايين بودن حجم توليد) -در روش توليد فروآلياژها با استفاده از كوره بلند نيز معيب زير وجود داشت: الف- عدم امكان دسترسي به درجه حرارتهاي زياد ب- اقتصاد نبودن فرايند ج- محدوديت از نظر توليد فروآلياژها د- پايين بودن عيار ف توليدي و- اشباعبودن آلياژ از كربن توليد فروآلياژها در كوره قوس‌الكتريكي نيز كه در سالهاي 1910-1890 در فرانسه ابداع گرديد خود داراي مزايا و معايبي به شرح زير است: مزاياي آن عبارتند از: ، در اين روش وجود دارد. امكان احيا كانه‌هاي اكسيدي و ذوب آلياژ آنها به دلايل درجه حرارت احيا بسيار بالاي اكسيد آنها و نيز بالا بودن نقطه ذوب اين عناصر امكان توليدشان در روشهاي قبلي وجود نداشت، در اين روش وجود دارد. معايب آن عبارتند از: الف- پركربن بودن فروآلياژها حاصله (به جز در مورد فروسيليسم) و نياز به مراحل بعدي كربن‌زدائي ب- مصرف برق و انرژي بيشتر در ارتباط با استفاده از كوره قوس الكرتيكي و مقايسه آن با روش كوره بلند بايد به اين نكته اشاره كرد كه براي توليد فروآلياژهايي از قبيل Fe –Mg احتياج به بالا بردن دما بوده و براي اين منظور كك بيشتر لازم بوده و مصرف كك بيشتر مقدار گازهاي خروجي را افزايش داده كه با افزايش گازهاي خروجي دما در منطقه بالاي كوره افزايش پيدا مي‌كند. در حاليكه ساختان كوره بلند طوري است كه دماي بالاي كوره نبايد از 0C 500 بالا برود و در غير اين صورت سازه‌هاي كوره بلند آسيب مي‌بينند. در كوره‌هاي قوس الكتريكي هوا دميده نمي‌شود و در نتيجه حجم گازهاي خروجي آمده و دما افزايش مي‌يابد.   توليد فروسيليسم انواع فروسيليسم‌ها عبارتند از: فروسيليسم %90, %75, %45, %25, 515 آلياژهاي تجاري امروزه فرويسليم %75, %45 هستند. موراد استفاده فروسيليسم امروزه در فولادسازي، براي اكسيژن‌زدائي و آلياژسازي (مانند چدنهاي پرسيليسم) مي‌باشند.   آلياژ سازي فولادها حدوداً داراي 0/35%  سيليسم هستند كه اين مقادير كم جزء عنصر آلياژي به حساب نمي‌آيد. فولادهايي كه داراي 1/3-2 درصد سيليسم باشند جزء فولادهاي ساختماني سيليسم‌دار قرار مي‌گيرند. در فولادهاي فنر سيليسم معمولاً همراه با كرم و منگز اضافه مي‌گردد. در چدنها از سيليسم به عنوان گرافيت‌زا استفاده مي‌شود. و چدنهاي مقاوم در برابر اسيد در حدود %14 سيليسم دارند. فروسيليسم عمدتاً در كوره‌هاي الكتريكي توليد مي‌گردد. در اين كوره‌ها انواع مختلف فروسيليسم و حتي سيليسم كريستاله قابل قبول است. از نقطه نظر توليد، فروسيليسم 45% و 75% رايج و كمتداول بوده و بقيه انواع به ندرت توليد مي‌شود. نقطه ذوب چگالي فروسيليسم 1300-13500C 3/27 %75 1220-12500C 5/15 %45   براي توليد فروسيليسم، مواد اوليه به ترتيب زير هستند 1- سليس، ماده احياء كننده آهن سيليس مورد در توليد فروآلياژها بايد حاوي مقادير بالايي از Sio2 باشد، كه در اين مورد از كوارتز و كوارتزيت كه حاوي 98 و 95%  سيليس هستند استفاده مي‌گردد. چون در كوره الكتريكي از فرايند كربوترمي استفاده مي‌شود پس مواد احيا كننده كربن است كه در زغال چوب، كك متالورژي و زغال سنگ وجود دارد. مواد آهن‌دار جزء ديگر شارژ را تشكيل مي‌دهند، اين مواد مي‌توانند سنگ آهن سوخته نورد و يا تراشه و براده باشند. بديهي است كه استفاده از سنگ آهن يا سوخته نورد مصرف انرژي الكتريككي را بالا مي‌برد. در فرايند احيا سيليس به وسيله كربن جامد احيا مي‌شود. Sio 2  +2C           Si +2Co Sio 2  +2C           Sic+Co2 Sio 2  +Sic        Sio +Co البته براي انجام اين واكنش بك سري واكنش‌هاي فرعي و واسطه نيز انجام مي‌شود كه اين واكنشهاي واسطه‌ بيشتر در ارتباط با تشكيل Sio و Sic مي باشد. تاثير آهن بر واكنش‌ها آهن لكتيويته سيليسم را كم كرده و آن را از محيط خارج كرده و واكنش را تسريع مي‌نمايد و تاثير ديگر آن تجزيه كاربيد سيليسم است، تركيب Si با آهن از تركيب Sic پايدار بوده، بنابراين Fe مي‌تواند Sic را تجزيه كند. Cis +Fe = Fesi +C   تجيهزات ذوب براي توليد چدنهاي پرسيليسم مقاوم به خوردگي ذوب انواع اين چددنها را مي‌توان توسط هر يك از اين كوره‌ها انجام داد. 1- كوره‌هاي دوار 2- كوره‌ها بوته‌اي براي ذوب در مقادير كم 3- كوره‌هاي برقي كوره‌هاي دوار اين نوع كوره‌ها اولين بار در آلمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس در ديگر كشورهاي اروپايي، آمريكا و غيره مورد استفاده ريخته‌گران قرار گرفت. استفاده صنعتي از اين كوره‌ها به سالهاي 1930 ميلادي برمي‌گردد. طرح و اصول كلي كار اين نوع كوره‌ها همچنان بدون تغيير باقي مانده و تنها تغييرات اساسي در اين نوع كوره‌ها عبارتند از: روشهاي كنترل مذاب و درنتيجه بالا بردن بهره‌دهي كار كوره در كوره‌هاي مدرن دوار از طريق كنترل سوخت و هواي مصرفي و شعله تشكيل يافته ضمن حفظ مذاب از اكسيداسيون نامطلوب از حداكثر انرژي حرارتي داده شده استفاده گرديده و راندمان حرارتي موره را افزايش داده‌اند. در اين نوع كوره‌ها احتراق با سرعت كمي در كوره انجام مي‌گيرد كه نتيجه عملي آن عدم اكسيداسيون عناصر حياتي چدن نظير كربن، سيليسم، و ..... مي‌باشند. كوره‌هاي دوار از نوع كوره‌ها غير مداوم بوده كه ذوب در آن با شارژ سرد آغاز مي‌گردد. ساختمان كوره: بدنه كوره شامل يك استوانه فولادي است كه دو طرف آن به صورت مخروطي شكل درآمده است. داخل اين استوانه توسط يك جداره ديرگذر مناسب پوشيده مي‌گردد. چنين جداره‌اي مي‌تواند از آجرنسوز بوده و يا از جرم‌هاي كوبيدني باشد. استوانه كوره به طور افقط روي غلطكهايي نصب شده و مي‌تواند توسط زنجير و يا وسايل اصطكاكي دوران نمايد. از طريق كنترل الكتريككي مناسب مي‌توان كوره را نوسان داده، و يا آن را با سرعت آهسته‌اي حدود يك دور در دقيقه دوران داد و همچنين در هنگام ريختن مذاب حركت دوراني لحظه‌اي  حدود 2 سانتي‌متر چرخش را مي‌توان در كوره ايجاد كرد. سوخت اين نوع كوره‌ها مي‌تواند پودر سوخت‌هاي جامد، ماروت، گازوئيل و يا گاز بوده باشد كه به همراه هوا حرارت لازم براي ذوب شارژ را فراهم مي‌آورد. شعله تشكيل شده با عبور از سطح فز و جداره ديرگداز كوره شرايط ذوب شارژ را فراهم مي‌سازد. پيش‌گرم كردن شارژ در حالت سكون كوره انجام شده و هنگامي كه شارژ ذوب شد و حرارت دادن اضافي مذاب به منظور ايجاد فوق‌گذاز در آن هماره با دوران كوره انجام مي‌گيرد. در اين نوع كوره‌ها به دليل گردش كوره و رسيدن حرارت جداره به مذاب، سرعت ذوب  كردن آن دو برابر كوره‌هاي ثابت با ساختمان مشابه است. در كوره‌هاي كوچك از هواي پيش‌گرم از طريق گردانيدن آن در اطراف دودكش استفاده شد. در حالي كه در كوره‌هاي بزرگ از سيستم‌هاي ركوپراتيور براي پيش‌گرم كردن هوا استفاده مي‌گردد. سيستم ركوپراتيور محفظه‌هايي از آجر نسوز لانه زنبوي مي‌باشند كه از طريق گازهاي خروجي از كوره پيش‌گرم مي‌گردند. از اين طريق مي‌توان هواي ورودي به اين كوره را بين 250 تا 500 درجه سانتي‌گراد كرم نموده و در نتيجه باعث افزايش راندمان حرارتي كوره و همچنين فوق گداز مذاب به دست آمده گرديد. مباني ذوب در كوره‌هاي دوار بدني صورت است كه شعله حاصل از مخلوط هوا و سوخت، شارژ جامد در كوره را به همراه ديوارهاي كوره را گرم مي‌كند. بعد از مدتي حرارت دادن كوره، شروع به نوسان دادن كوره نمود تا تمام بدنه يكنواخت گرم گردد. در چنين حالتي قسمت‌هايي كه در تماس با شارژ نيستند يعني سقف كوره بيشتر گرم شده و در جريان چرخش كوره حرارت خود را به مذاب منتقل مي‌سازند. كوره دوار با سوخت مايع سرعت ذوب در اين نوع كوره‌ها 25 درصد بيشتر از كوره‌هاي با سوخت جامد است. براي مثال در يك كوره 3 تني هر روزه مي‌توان 4 ذوب انجام داده، در حالي در كوره‌هاي دوار با سوخت جامد تنها 3 ذوب را مي‌توان انجام داد. در كوره‌هاي مدرن امروزي سيستم‌هاي كنترلي وجود دارد كه سوخت مصرفي را به همراه هوا به صورت كاملاً اتميزه شده وارد كوره مي‌نمايند. از آنجايي كه تماس مستقيم سوخت با مذاب مي‌تواند مشكلات زيادي را از نظر كيفيت مذاب فراهم آورد، لذا تنظيم مقدار هوا به سوخت، دبي هوا، فشار هوا، بايستي به دقت كنترل شده، نوع مشعل و ابعاد كوره نيز به درستي انتخاب گردند. هنگامي كه از سوخت‌هاي نفتي يا قطران كك استفاده شود مقدار مصرف سوخت 80 تا 160 ليتر (بسته به اندازه كوره) براي بهترين مذاب خواهد بود. در كوره‌هاي كوچك دوار اولين ذوب معمولاً 2 تا 3 ساعت طول كشيده و ذوب‌هاي بعدي 5/1 تا 2 ساعت به طول خواهد انجاميد، همانطوري كه قبلاً ذكر شد، جذب گوگرد در كوره‌هاي دوار زياد نخواهد بود. بارريزي، سه باره‌گيري در اين نوع كوره‌ها از طريق سوراخ‌هايي كه روي بده كوره تعبيه شده انجام شده كه براي بارريزي و سه باره‌گيري مي‌توان كوره را به آهستگي تا رسيدن سطح سه‌باره و يا مذاب به سوراخ مربوطه دوران داد. جداره ديرگداز جداره دير گداز اين نوع كوره‌ها معمولاً از مواد سيليي (به همراه حدود 5% كائولين) و از جرم‌هاي كوبيدني هستند، به هر حال استفاده از آجرهاي سيليسي نيز داراي عمر مطلوبي خواهند بود. جرم‌هاي كوبيدني بر آجرهاي سليسي از اين لحاظ مزيت دارند كه در محل تماس آجرهاي سليسي امكان فرسودگي شديد جداره در تماس با شعله و سه‌بار وجود دارد. در جدول زير مشخصات يك ديرگداز مناسب مصرفي در كوره دورا داده شده است. جدول 3 مشخصات جرم كوبيدني سليسي مناسب براي كوره‌هاي دوار Sio2 AL2o3 Tio2 Fe 2O3 Cao Mgo 0/93% 40/5% 5/0% 4/0% 1/0% 1/0%   درجه‌ ديرگدازي 1700 درجه‌ سانتي‌گراد دانسيته كوبشي 2107 Kg/M3 حد ديرگدازي در شرايط كار 1670 درجه سانتي‌گراد، درصد رطوبت 6% يكي از روشهاي متداول براي افزايش عمر جداره ديرگداز تنو، روش شيشه‌اندود كردن (Glazing) جداره ديرگداز مي‌باشد كه به اين طريق مقداري شيشه خرده را درون كوره نو ريخته و ضمن آن كه كوره در حال دوران است جداره را حرارت مي‌دهند تا لايه‌اي از شيشه بر روي ديواره نسوز قرار گيرد. در هنگام استفاده از كوره نياز به تعمير هفتگي جداره ديرگداز مي‌باشد. تا از اين طريق عمر جداره كوره را بالا برد. حتي پس از هر بار مصرف كوره مي‌توان مخلوطي از 45 درصد ماسه سيليسي به همراه 50 درصد مخلوط سازنده جداره ديرگداز و 5 درصد شلاكه‌ كوژ يا سنگ آهن جداره كوره را مرمت كرد. عمر جداره كوره بستگي به اندازه كوره، نوع  چدن توليدي، درجه حرارت مذاب شرايط كار كوره و ميزان تعميزات و نگهداري كوره دارد. كوره‌هاي بوته‌اي نفت‌سوز كوره‌هاي بوته‌اي نفت‌سوز معمولاً براي ذوب چدن در حجم زياد مورد مصرف نداشته اما براي تهيه مقادير كم مذذاب و در تهيه چدنهاي ويژه آلياژي مصرف دارد. انعطاف‌پذيري عالي و قابليت اين نوع كوره‌ها در تهيه مذاب تميز با تركيب دقيق و كنترل شده از مزاياي استفاده از اين نوع كوره‌ها در چدن‌ريزي است. ساختمان كوره‌هاي بوته‌اي مصرفي در چدن‌ريزي تفاوتي با ديگر انواع كوره‌هاي بوته‌اي كه براي ذوب فلزات غير آهني مصرف دارند، ندارد. بدنه كوره‌هاي بوته‌اي بايستي از جرم‌هاي كوبيدني سيليمانيتي در درجه حرارت‌هاي بالا بهتر مقاومت كرده و عمر كار آنها حدوداً 12 ماه پيش‌بيني مي‌گردد. عمر بوته‌ها معمولاً محدود به 25 ذوب بوده و چنانچه بيش از اين حد مورد بهره‌برداري قرار گيرند امكان شكستن و ريختن مذاب وجود دارد. به هر حال در موارد خاص و بوته‌هاي مرغوب، به خصوص در مورد بوته‌هاي كوچك استفاده  حدود 50 بار از بوته‌ها نيز متحمل است. كوره‌هاي بوته‌اي به عنوان كوره كمكي در ريخته‌گري‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. هر دو نوع كوره  بوته‌اي گردان و نوع بوته متحرك (گدار و بردار) در چدن‌ريزي متداول مي‌باشد. كوره‌هاي بوته‌اي واحدهاي ذوب بسيار ارزان – قابل انعطاف و از نظر متالورژيكي وسيله‌ي ذوب دقيقي مي‌باشد. به هر حال به علت مصرف بوته و حجم كم آن در توليد انبوهي قطعات ريختگي مصرف ندارد. كوره‌هاي برقيElectricmelting Furna Ces) استفاده از كوره‌هاي برقي براي ذوب چدنها، به دليل قيمت بالاي اين نوع كوره‌هاي در صنعت به كندي انجام يافته است. به اين دليل اين نوع كوره‌ها، هنگامي مورد مصرف قرار مي‌گيرند كه توليد قطعات ريختگي مهندسي و با كيفيت ويژه مورد نظر باشد. به دلايل زير استفاده از كوره‌هاي برقي براي ذوب چدنها رو به افزايش است: 1-  چنانچه قراضه آهن مناسب و ارزان در اختيار باشد، قيمت تمام شده مذاب چدن‌هاي مرغوب كم‌تر از استفاده مخلوط چدن، قراضه در كوره‌هاي كوپل مي‌باشد. 2-  كنترل تركيب شيميايي مذاب بهتر انجام شده و درجه حرارت مذاب به همراه تركيب شيميايي آن را قبل از ريختن مذاب به داخل قالب‌ها بهتر مي‌توان كنترل نمود. اين مزيت در توليد چدنهاي مرغوب اهميت زيادي دارد. 3-  عدم جذب گوگرد در اين گونه كوره‌ها به خصوص در توليد چدنهاي آلياژي – نشكن و گرافيت فشرده اهميت زيادي دارد. 4-  در كوره‌هاي برقي مي‌توان مذابي با تركيبات متنوع در ذوب‌هاي پي‌در پي توليد نموده در حالي كه در كوره‌ها ديگر چنين قابليت انعطافي جود ندارد. 5-  كوره‌هاي برقي در رابطه با تميزي و عدم آلودگي كارگاه‌هاي ريخته‌گري بهتر از كوره‌هاي ديگر است. 6-  امكان ذوب چدن در 24 ساعت روز وجود داشته، در حالي كه اين عمل در كوره‌هاي ديگر با مشكلات بيشتري رو به رو است. انواع كوره‌هاي برقي زير در صنايع چدن‌ريزي مصرف دارند: كوره‌هاي قوسي مستقيم- در زير به ذكر سه مثال در مورد اين نوع كوره مي‌پردازيم: 1- يك كوره سه تني كه شارژ كردن از سقف كوره انجام مي‌گيرد. توان كوره 1600 KVA بوده و براي ذوب از قراضه‌هاي كارخانه‌ها و قراضه فولاد استفاده مي‌نمايند. چدن توليدي عبارتند از چدنهاي آلياژي (استنيتي – سليلال و ...) و چدن با گرافيت كروي 2- كوره ذوب به ظرفيت 750 كيلوگرمي كه ذوب با شارژ سرد در آغاز روز كاري شروع مي‌گردد. اين نوع كوره مي‌تواند به عنوان نگه دارنده مذاب بوده و اضافه كردن مقادير كم قراضه و يا عناصر آلياژي در آن انجام مي‌گيرد. 3- كوره‌ها با ظرفيت بين 750 كيلوگرم تا 3 ت كه براي ذوب انواع چدنهاي خاكستري مورد مصرف قرار مي‌گيرد. اين كوره‌ها را مي‌توان هم براي چدن و هم براي فولاد ريزي مورد استفاده قرار دارد.   كوره قوسي غير مستقيم اين نوع كوره‌ها تك فزاي بوده و در اندازه كوچك و براي ذوب در مقادير كم مي باشند. كنترل تركيب شيميايي و درجه حرارت مذاب در اين نوع كوره به  خوبي انجام شده و به عنوان كوره تنظيم كننده درجه حرارت و تركيب مذاب كوره كوپل و كوره‌هاي ديگر نيز مي‌توان از اين نوع موره برقي استفاده نمود.   كوره‌هاي القائي با فركانس برق شهر كوره‌هاي القائي هسته‌اي كه براي ذوب فلزات غير آهني مصرف دارند به ندرت براي ذوب چدن‌ها مورداس قرار مي‌گيرند. در حالي كه كوره‌هاي القائي بدون هسته با فركانس برق شهر (50 سيكل بر ثانيه) كه نيازي به ژنراتور نوسان‌ساز به علت ارزان بودن در صنايع چدن‌ريزي داراي مصارف زيادي مي‌باشند. يكي از مهمترين مشخصه‌هاي كوره‌هاي القائي با فركانس برق شهر وجود تلاطم شديد مذاب در كوره‌ها كه با افزايش فركانس اين تلاطم كمتر مي‌گردد. وجود اين تلاطم به مذاب مواد كربن (معمولاً تك نفتي كلسيه شده) فروآلياژها نظير فروسيليسم، فرومنگز، فروفسفر و عناصر آلياژي افزوده مي‌گردد، داراي حسن زيادي است. زيرا جذب عناصر در حضور اين تلاطم در مذاب سهل‌تر انجام مي‌گيرد. شروع ذوب در اين نوع كوره توسط يك بلوك چدني به ظرفيت تقيريبي 4/1 كوره و يا مذاب چدن انجام مي‌گيرد. كوره‌هاي القائي از نظر هزينه ذوب بهتر از كوره‌هاي مقاومتي و قوسي مستقيم هستند زيرا در مصف الكترو و يا مقاومت كوره‌ها صرفه‌جويي مي‌گردد مقدار كل سوخت عناصر در اين نوع كوره  حدود 5/4 درصد است. از آنچه همچنين قبلاً  گفته شد مي‌‌توان چنين نتيجه گرفت: استفاده از كوره‌هاي برقي در جهان به دلايل زير افزايش يافته است. 1-  براي توليد چدنهايي با كيفيت ويژه كه هزينه‌هاي بالاي ذوب در كوره‌هاي الكتريكي را بتوان با افزايش قيمت‌ فروش قطعاً جبران نمود. 2-  هنگامي كه قراضه خوب و ارزان فولاد واحد ذوب از نظر ساعت كاري، نوع مواد مصرفي مطرح مي‌باشند. در يمان انواع روش‌هاي قالب‌گيري استفاده از ماسه تر بيشترين تناژ توليد چدن را به خود اختصاص مي‌دهد به هر حال در سالهاي اخير استفاده از مخلط ماسه با چسب سرد (صنعت شونده با كاتاليست‌هاي شيميايي و يا گازي)نيز مورد توجه صنايع ريخته‌گري از جمله ريخته‌گران كشور ما قرار گرفته استو در حال حاضر بيش از 80 درصد قطعات چدني در ايران در قالبهاي ماسه‌اي تر تهيه مي‌شوند. متداولترين ماسه مصرفي در توليد چدنها، ماسه، سيليسي به دو صورت ماسه‌هاي طبيعي و ماسه‌هاي مصنوعي مي‌باشد ماسه‌هاي مصنوعي در واحدهاي كوچك ريخته‌گري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ماسه‌هاي طبيعي شناخته شده در ايران نظير ماسه‌هاي بادي، كنار دريا و ماسه رودخانه  داراي خلوص و درجه ديرگدازي ماسه‌هاي مصنوعي نبوده ولي به دليل ارزاني و مهمتر از آن امكان استفاده مستقيم از آن بدون افزودن مواد چسبي مورد استفاده واحدهاي كوچك ريخته‌گري قرار گرفته است به هر جهت در سالهاي اخير استفاده از ماسه‌هاي سليسي با خلوص بالا در واحدهاي كوچك ريخته‌گري نيز متداول شده است. در جدول زير مشخصات ماسه‌هاي مصرفي در چدن‌ريزي ارائه شده است.   نمونه‌اي از ماسه‌هاي مصرفي در توليد قطعات ريخته‌گري چدن خاكستري خواص سيستم ماسه (1) سيستم ماسه (2) نوع ماسه ماسه سليسي، بيشتر در ساخت ماهيچه‌ها مصرف مي‌گردد ماسه سليسي براي مصارف عمومي آناليز الك، مش     12 - - 20 8/ 1/ 30 6/1 2/ 40 8/6 04/2 50 4/16 50/15 70 5/25 12/34 100 22 53/29 140 4/15 75/12 200 3/7 20/4 270 4/ 90/ سيني 4/ 63/ مجموع 93 97/99   انواع ماسه‌هاي مصرفي در چدن‌ريزي   روش قالب‌گيري نوع ماسه رطوبت استحكام فشاري‌تر درصد خاك رس عددريزي درجه سانتي‌گراد قالب‌گيري دستي، قطعات كوچك طبيعي 5/6 تا 5/8 10 تا 14 10 تا 12 180 تا 200 1280 قالب‌گيري ماشيني، قطعات كوچك طبيعي 6 تا 5/7 10 تا 14 12 تا 14 87 تا 120 1320 قطعات متوسط مصنوعي 4 تا 6 12 تا 20 4 تا 10 55 تا 75 1350 قطعات بزرگ مصنوعي 4 تا 5/6 12 تا 20 8 تا 13 50 تا 60 1370   همانطوريكه اشاره شد در واحدهاي ريخته‌گري ايران از دو نوع ماسه‌ طبيعي استفاده مي‌شود ماسه‌هاي طبيعي معمولاً نيازي به افزودن چشب نظير بنتونيت نداشته زيرا محتوي مقادير كافي خاك رس مي‌باشند در حاليكه به ماسه‌هاي مصنوعي بايستي مقدار كافي بنتونيت (معمولاً 5 درصد) خواهد بود. بنتونيت در جريان مصارف بعدي افزوذه مي‌گردد يك رشو صحيح در  تيهي مخلوط قالبگيري آن است كه در هر بار مصرف مجدد ماسه حدود 3 درصد وزن ماسه كهنه به آن ماسه افوزده مي‌گردد. از آنجايي كه ماسه قالبگيري در تماس با مذاب به درجه حرارت بالاي 0C 900 مي‌رسد لذا چسب محتوي آن سوختهو تمايل به سوختن مخلوط سازنده قالب پيش مي‌آيد براي جلوگيري از ماسه‌سوزي در روشهاي قالبگيري دستي، سطوح قالب را با آب (يا الكل در مواقعي كه از چسب‌هاي سيليكات سديم استفاده مي‌گردد. به همراه مواد چسبي حدود (2 درصد وزن محلول) نظير دكسترين، بنتونيت، ملاس و غيره رنگ مي‌نمايند در زير يك تركيب مناسب جهت رنگ قالباي ماسه‌اي شده است. گرافيت 1/31 درصد، بنتونيت سديمي 8/0 درصد، دكسترين 3/1 درصد، آب 7/66 درصد، بنزوات سديم 1/0 درصد بنزوات سديم هنگامي مصرف مي‌شود كه رنگ تهيه شده به مدت زيادي نگه داري شده و احتمال فساد كمترين باشد. در روش قالبگيري ماشيني و انبوه كه توليد سري و در حجم بالاي مورد نظر است امكان رنگ ركدن سطوح قالب ممكن نبوده لذا مواد محافظت كننده سطح را به كل مخلوط ماسه مي‌افزايند. اين مواد عبارتند از پودر زغال سنگ، مواد كربني با درصد مواد فرار بالا، كك، گرافيت، پودر قير طبيعي و مواد نفتي. از ميان اين مواد پودر زغال سنگ بيشترين مقدار مصرف را دارا مي‌باشد. وظيفه اين مواد ايجاد اتمسفر احيا كنندهدر محفظه قالب‌ و جلوگيري از اكسيداسيون مذالب در تماس با جداره قالب است. مشخصات يك پودر زغال مناسب براي افزودن به ماسه قالبگيري در چدن‌ريزي در زير آورده شده است. كربن ثابت حداقل 50درصد خاكستر حداكثر 5 درصد گوگرد حداكثر 1 درصد مواد فرار حداقل 30 درصد رطوبت حداكثر 5 درصد   مقدار مصرف پودر زغال سنگ معمولاً بين 2 تا 8 درصد وزني ماسه ريخته‌گري در صورتيكه مقدار پودر زغال افزوده شده به ماسه كم باشد كيفيت سطحي قطعات تنزل يافته و در صورتي كه مقدار مصرف آن بالا باشد به علت وجود مواد فرار در آن باعث ايجاد حفره‌هاي گازي در قطعات ريختگي مي‌گردد به جاي استفاده از پودر زغال مي‌توان از مواد ديگر با درصد مواد فرار بالاتر اما با درد مصرفي كمتر (حدود 1 درصد) نيز استفاده مي‌شود از قير نفتي حل شده در محلول‌هاي آلي، پودر كك و قير نيز مي‌توان جهت افزايش سطوح قطعات ريختگي نيز استفاده نمود. اندازه و دانه‌بندي ماسه مصرفي در كيفيت سطحي قطعات توليدي تاثير زيادي دارد در صورتكيه اندازه دانه‌ها 6 و 12 و 20 و 30 و 40 و 50 مش بالاي 15 درصد وزن كل ماسه باشد باعث خضونت سطحي قطعات مي‌گرددو حضور مقدار زياد ذرات ريز در ماسه (270 مش و ريزتر) باعث ايجاد مشكل در قالبگيري، كاهش قابلت عبور از ماسه، افزايش عيوب انبساطي در قالب و در نتيجه حضور معايب سطحي در قطعات ريختگي مي‌گردد. نحوه آزمایش (شرح آزمایش) در این آزمایش و تحقیق به منظور بررسی خصوصیات و ویژگیهای چدنهای پرسیلیسم مراحل زیر انجام پذیرفته است. -       تهیه مدل‌های آزمایشی (مدل بوته‌ای شکل و مدلهای مکعب مستطیلی) -       ذوب و ریخته‌گری نمونه‌ها -  متالوگرافی و بررسی ساختار نمونه‌های ریخته شده و تهیه عکس میکروسکوپی. -       انجام آزمایش سختی سنجی -  انجام عملیات ماشین‌کاری روی نمونه‌ها برای بررسی قابلیت ماشین‌کاری آنها -  قرار دادن نمونه‌های ریخته شده در محیطهای مختلف اسیدی به مدت 8 روز (h 192) برای بررسی میزان مقاومت به خوردگی آنها جهت ریخته‌گری نمونه‌ها از مدل بوته‌ای شکل و مدلهای مکعبی شکل استفاده شد. سپس جهت قالبگیری از ماسه سلیسی طبیعی استفاده گردید. همان طوری که قبلاً به آن اشاره شده مواد اولیه مورد نظر در این پروژه چدن خاکستری و فروسیلیسم بود ما از فروسیلیسم 75٪ شمش چدن خاکستری استفاده کردیم که محدوده ترکیب شیمیایی چدن خاکستری به صورت زیر می‌باشد: نام عنصر C Si Mn S P Cr درصدعنصر 2/4 2/1-1 5/0-3/0 1/0 6٪ 1/0 مراحل عملیات: (محاسبات شارژ) ابتدا 15kg شمش چدن خاکستری با ترکیب ذکر شده در قبل را وزن کرده و سپس در داخل بوته گرافیتی شارژ کردیم و با توجه به این که هدف ما افزودن 14 درصد سیلیسم به چدن خاکستری بود و باید از فروسیلیسم مورد نیاز را با توجه وزن شارژ (چدن خاکستری) با انجام محاسبات ساده به دست آورده (که محاسبات شارژ در آخر این قسمت آمده است) و به همراه شمش چدن داخل بوته شارژ کردیم. (باید توجه داشت که اگر میزان فروسیلیسم جهت آلیاژ‌سازی بیش از حد معمولی باشد مثلاً 14٪ باید حتماً قبل از ذوب به همراه شمش به بوته شارژ شود.) پس از انجام مراحل فوق بوته را داخل کوره زمینی قرار داده و کوره را روشن کردیم. بعد از ذوب شدن شارژ (هنگامی که به دمای ذوب رسیده بود) کوره را خاموش کرده و مذاب را داخل کوره به هم زدیم تا با فروسیلیسم اضافه شده کاملاً مخلوط شود، سپس مجدداً کوره را روشن کرده و سپس از رسیدن به فوق ذوب مدنظر که تقریباً 0c145 بوده و بوته را از کوره بیرون آورده و پس از سرباره‌گیری توسط سلاکس، بارریزی کردیم. لازم به ذکر است که مدت زمان ذوب آلیاژ مورد نظر ما دقیقاً یک ساعت و 15 دقیقه طول کشید، و به خاطر وجود si بالا از سیالیت خوبی برخوردار بود. و هنگام بارریزی مشکلی از نظر سیالیت و یا افت دما وجود نداشت. پس از انجام مراحل فوق نمونه‌های ریخته شده را از داخل قالب بیرون آمده و در معرض هوای آزاد قرار دادیم تا سرد شوند. محاسبات شارژ برای تهیه kg15 چدن خاکستری پرسیلیسم Si14٪ با اس از فروسیلیسم 75٪ محاسبات زیر انجام شد: 100        14 15        x 100        75 X       2/1  مقدار فروسیلیسم مصرفی بعد از انجام مراحل توضیح داده شده در قبل نمونه‌ها را تحت آزمایش‌های مختلفی قرار دادیم که به شرح زیر می‌باشد. 1- انجام آزمایش متالوگرافی پس از سنگ‌زنی نمونه‌های مکعبی شکل، آنها را سمباده‌زنی و پولیش کاری کرده  و سپس در زیر میکروسکوپ نوری ساختار آنها را بررسی کرده و تصاویر میکروسکوپی آنها را تهیه کردیم (که در ؟ تصاویر میکروسکوپی آورده شده است) که زمینه میکروسکوپی نمونه‌ها کلاً ؟ با گرافیتهای ورقه‌ای بودٰ که تقریباً می‌توان گفت که ما به هدف اصلی خودمان در این آزمایش رسیده بودیم. 3-        انجام آزمایش سختی‌سنجی پس از انجام آزمایش متالوگرافی نمونه‌ها را توسط دستگاه سختی سنج برنیل سختی سنجی کردیم که نتایج آن به شرح زیر می‌باشد. 4-        انجام عملیات ماشین‌کاری در این مرحله نمونه‌ها را مورد عملیات ماشین‌کاری قرار دادیمٰ که حتی با سرعت پیشروی بالا و ابزارهای الماسه نمونه‌ها قابل براده برداری نبودندٰ به طوری که نوک ابزار برشی منحرف می‌شد. و از قطعه براده برداری نمی‌شد و فقط بعضی وقتها آن هم با قلم الماسه روی قطعه کنده می‌شد. 5-        قرار دادن نمونه‌ها در محیط‌های مختلف اسیدی: این مرحله که تقریباً می‌توان گفت یکی از مراحل مهم در این تحقیق بود به صورت زیر انجام شد. ابتدا اسیدهای سولفوریک، نیتریک، و HCL تهیه شد بعداً یک نمونه چدن خاکستری را وزن کرده و وزن آن را یادداشت کرده و در داخل اسید سولفوریک گذاشتیم. سپس یک نمونه دیگر از چدن پرسیلیسم را وزن کرده و آن را نیز در داخل اسید سولفوریک گذاشتیم تا میزان مقاومت به خوردگی آنها را در اسید سولفوریک با همدیگر مقایسه کنیم. پس از مراحل فوق مجدداً بوته ریخته شده پرسیلیسم را وزن کرده و در داخل آن اسید نیتریک غلیظ ریختیم. و در مرحله آخر یک نمونه را مثل نمونه‌های قبلی در داخل HCL قرار دادیم تا مقاومت به خوردگی آن را نیز در آن محیط ارزیابی کنیم. که نتایج ذیل حاصل شد:   وزن نمونه چدن خاکستری قبل از گذاشتن در داخل اسید سولفوریک: 49.45gr بود که پس از 8 روز به 48/7 گرم رسیده بود. وزن نمونه چدن پرسیلیس قبل از گذاشتن در داخل اسید سولفوریک 42/84 گرم بود که پس از 8  روز در همان مقدار اولیه خود یعنی 42/84 گرم مانده بود. وزن بوته چدنی پرسیلیم قبل از ریختن اسید نیتریک در داخل آن 411/54 گرم بود که پس از 8 روز در همان مقدار اولیه خود باقی مانده بود. وزن نمونه پرسیلیم قبل از گذاشتن داخل 24Hd گرم بود که پس از 8 روز به 22/91 گرم رسیده بود. نتایج: با توجه به آزمایشات مختلف انجام شده روی نمونه‌ها ریخته شد نتایج ذیل حاصل شد: 1- از نظر ذوب ریخته‌گری: همانگونه که قبلاً ذکر شد ذوب و ریخته‌گری این چدنها زیاد مشکل نبوده و فقط نیاز به محاسبة دقیق شارژ و عملیات کیفی دارند. و از نظر سیالیت نیز با توجه به میزان سیلیم با هیچگونه مشکلی را به وجود نمی‌آورند. 2- از نظر خواص مکانیکی: از نظر خواص مکانیکی این نوع چدنها از سختی نسبتاً بالایی برخوردار بوده و مقاومت همچنین ضربه آنها خیلی پایین و تد و شکننده می‌باشند و از نظر قابلیت ماشین‌ کاری نیز، می‌توان گفت که این چدنها غیر‌قابل ماشین‌ کاری می‌باشند. که باید طراحی این گونه قطعات به گونه‌ای باشد که نیاز به ماشین‌ کاری نداشته باشند و یا در محیطی مورد استفاده قرار گیرند که در آنجا نیروهای ضربه‌ای وجود نداشته باشند. 3- از نظر مقاومت به خوردگی در محیطهای مختلف و کاربرد: همانگونه که در‌ آزمایش‌ها نیز ما به آن رسیدیم این چدنها در برابر خوردگی توسط تعدادی از اسیدهای صنعتی از قبیل اسید سولفوریک و نیتریک و مخلوطهایی از این دو در همه دماها، در دمای محیط مقاومند. که این مقاومت بسیار خوب ناشی از وجود 14/2 تا 14/75 درصد سیلیم می‌باشد. در ضمن چدن خاکستری با %14 سیلیم در برابر خوردگی اسید‌کلریدریک مقاومت کمتری دارد. ولی با توجه به تحقیقات انجام شده می‌توان با افزودن 3/5 درصد مولیبدن این مقاومت را بهبود داد. استفاده قابل توجه این چدنها به خاطر مقاومت برجسته آن نسبت به اسیدها می‌باشد این چدنها برای لوله کشی در کارخانه‌های شیمیایی و آزمایشگاهها و محل اسیدها به کار برده می‌شوند. در آخر اشاره به این نکته ضروری است که این نوع چدنها هیچ مقاومت مفیدی در مقابل جوهر نمک و یا اسیدهای سولفوره ندارند. THE END منابع و مآخذ: 1. متالورژی کاربردی چدنها جلد (1)           مرعش مرعشی 2. آلیاژ‌های مهندسی                     ویلیام اسمیت 3. تئوری عملی متالورژی                 علی اکبر قاری نیت 4. درس فنی سال چهارم هنرستان           دکتر حجازی – دکتر دوامی رشته ریخته‌گری و ذوب فلزات                            سیاوش نظم دار شهری 5. مجلات جامعه ریخته گران ایران 6. جزوات درسی مربوط به آلیاژهای آهنی (جزوه درسی: محمد بابازاده) 7. قطعات ریختگی چدنی                    ترجمه:محمدرضا افضلی 8. کاید چدن 9. تکنولوژی چدن      تألیف: روی الیوت          ترجمه: مهندس علیرضا علیپور جهانی انتشارات دانشگاه صنعتی سهند

تاريخ : جمعه دوم تیر 1391 | 13:43 | نویسنده : مصطفی حسن نژاد |
چدنهاي آلياژي پرسيليسم مقاوم به خوردگي 2

مواد اوليه (به لحاظ تئوريف تاثير و مكانيسم)

مطالبي كه در قسمت‌هاي قبلي در مورد آنها بحث شد، يكسري كلياتي در مورد توليد آلياژ موردنظرمان بودند، لذا ما در اين بخش مواد اوليه لازم براي توليد چدنهاي خاكستري پرسيليسم (سيليسم بالا) كه چدن خاكستري و فروسيليسم 45% يا 75% مي‌باشد را به  لحاظ تئوري (مكانيسم) مورد بحث و بررسي قرار مي‌دهيم.

سيستم آهن كربن سيليسم

متالورژي چدنها شباهت زيادي به فولاد دارد. به هر حال از آن افرادي كه زمينه چدن‌ريزي فعاليت دارند ژ لازم است. از آنجايي كه ميزان آلياژي موجود در اكثر انواع فولادها كم است لذا اين خانوداه مهم از آلياژهايآهني را مي‌توان يك سيستم آلياژي دوتايي Fe –c در نظر گرفت و نمودار تعادلي Fe –c را مي توان جهت پيش بيني ساختار فولاد در شرايطي كه سرعت سرد كردن مذاب به آهستگي انجام مي گيرد ( شرايط تعادل) در نظر گرفت.

از طرف ديگر چدنها علاوه بررسي آنكه داراي كربن بمراتب بالاتري از فولادها هستند، محتوي عنصر سوم يعني سيليسيم نيز مي باشند. لذا چدن يك سيستم سه تايي Fe-C-si است.

حضور سيلسيم در سيستم دوتايي Fe-c باعث تغيير نقطه يوتكتوئيد ( تركيب پرليت) و يوتكتيك و حداكثر حلاليت كربن در آستنيت مي گردد. به همين ترتيب مي توان نتيجه گرفت كه پرليت در چدنها داراي كربن كمتري از پرليت موجود در فولاد است.

همچنين حضور سيليسيم در چدن باعث مي گردد كه فعل و انفعالات يوتكتوئيد و يوتكتيك در يك رديف درجات حرارتي و درجه حرارتي بالاتر از سيستم Fe-c انجام مي گيرد. اين رديف درجات حرارتي بستگي به مقدار سيلسيم در چدن داشته و هر قدر سيلسيم بيشتر باشد اين فاصله حرارتي نيز بزرگتر مي گردد.

نكته ديگري كه بايستي در اين ارتباط در نظر گرفته شود، آن است كه متالورژي فولاد محدود به سيستم نيمه پايدار آهن- كاربيد آهن بوده در حالي كه چدن ها هم در اين سيستم و هم با سيستم پايدار آهن- گرافيت جامد مي گردند. چدن موضوعي باعث گرديده تا تجزيه و تحليل ساختمان چدن ها در مقايسه با فولادها پيچيده تر شده و ساختار آنها نيز بيشتر تحت تاثير عوامل توليدي قرار گيرد.

 

1-چدن هاي خاكستري

چدن خاكستري به دليل خواص خوب و قيمت نسبي پائين بيشترين مقدار مصرف را در ميان فلزات ريختگي دارا مي باشند. همانطوري كه مي دانيد كربن در چدن ها به دو صورت آزاد ( يا گرافيت) و تركيب با آهن ( سمنتيت Fe3c) وجود دارد. در صورتي كه مذاب چدن در قالب به آهستگي سرد گردد، تمام يا حداكثر قسمتي از كربن در آن بصورت گرافيت خواهد. در حالي كه ايجاد سمنتيت نتيجه سرد شدن سريع مذاب در قالب است.

عموما در چدن هاي خاكستري كربن به دو شكل آزاد (گرافيت) و سمنتيت ( به صورت جزئي از فازپرليت) وجود دارد.

خواص چدن خاكستري به مقدار زيادي به مقدار گرافيت، پرليت و همچنين به شكل و اندازه گرافيتها بستگي دارد.

از آنجايي كه گرافيت عنصري نرم وضعيت است لذا حضور آن در چدن خاكستري باعث ضعيف شدن زمينه فلزي مي گردد. هنگام اعمال نيرو به قطعه گرافيت به صورت شيارهايي عمل كرده و اشاعه و انتشار ترك در قطعات چدن خاكستري را تسهيل مي كند.

وجود كربن در چدن استحكام كششي، حد الاستيسيته، مدول الاستيسيته، قابليت چكش خواري و مقاومت به ضربه آهن را كاهش مي دهد.

براي كاهش اين خاصيت نامطلوب بايستي از مقدار گرافيت ها ( در حقيقت مقدار كربن) در قطعات كاسته شده و همچنين گرافيت ها در ساختار چدن بصورت ذرات ريزي بوده و شكل گرافيت نيز ترجيحا بصورت كروي باشد.

 

تاثير تركيب شيميايي چدن بررسي ساختار و خواس مكانيكي آنها

چدن ها برحسب درصد كربن موجود در آن به سه دسته چدن هاي هيپويوتكتيك ( فرويوتكتيك) براي كربن زير 3/4 و هيپريوتكتيك براي كربن بالاي 3/4 و يوتكتيك با كربن 3/4 درصد تقسيم بندي مي گردند.

خواص مكانيكي چدن هاي خاكستري بستگي به دو عامل: نوع زمينه چدن (فريتي پرليتي استنيتي و ...) و گرافيتهاي توزيع شده روي اين زمينه دارد.

اندازه و شكل گرافيت در چدن به ميزان جوانه هاي موجود در مذاب، سرعت سرد كردن مذاب و قطعه و تركيب شيميايي چدن بستگي دارد. هر قدر مقدار جوانه هاي موجود در مذاب چدن بيشتر باشد، مقدار گرافيت به وجود آمده بيشتر شده و قطعات ريختگي با خواص مكانيكي بهتري توليد مي گردند. اين منظور با اضافه كردن مواد تلقيحي به مذاب چدن ( لحظه اي قبل از ريختن مذاب به داخل قالب) تامين مي گردد.

از مهمترين مواد تلقيحي مي توان به فروسيلسيم و كلسيم سيليسايد اشاره كرد. از آنجايي كه خواص مكانيكي چدن هاي خاكستري به مقدار زيادي بستگي به تركيب شيميايي آنها دارد. لذا تاثيرات هر يك از عناصر اصلي متشكله آن ( كربن، سيلسيم،‌ منگنز، فسفر و گوگرد) به همراه تاثيرات مربوط عناصر آلياژي در زير آورده مي شود.

سيلسيم (Si)

سيستم حد حلاليت كربن در مذاب و جامد آهن را كاهش مي دهد و لذا گرافيت زيايي در چدن را ترغيب مي كند. با افزايش مقدار گرافيت  در چدن خواص مكانيكي قطعات ريختگي تنزل مي يابد با توجه به اين نتكه چدن هاي خاكستري با استحكام بالا بايستي داراي كربن و سيلسيم كمتري باشند. البته به اين نكته مهم توجه گردد كه اگر چه كاهش كربن و سيلسيم در چدن هاي خاكستري باعث بهسازي خواص مكانيكي قطعات ريختگي مي گردد اما موجبات تقليل بهره دهي قطعات ريختگي ونياز به تغذيه گذاري بيشتر را مطرح مي سازد.

از طرف ديگر اگر چه چدن هاي خاكستري با سيلسيم بالا ( مثلا 3 درصد) و با زمينه فريتي داراي بهره دهي بالايي هستند اما با مشكل شكننده بودن روبرو هستند نتيجه عملي مهم اين بحث آن است كه در توليد چدن هاي فريتي با چقرمگي بالا بايستي مقدار كربن و سيلسيم را در چدن پائين انتخاب نموده و براي ايجاد زمينه فريتي از عمليات حرارتي آنيلينگ استفاده نمود. همانطوري كه مي دانيد كربن و سيلسيم تواما بررسي نقطه يوتكتيك چدن هاي خاكستري تاثير مي گذارند. اين تاثير را مي توان با رابطه زير نشان داد.

كه c  مقدار كربن محتوي چدن است.

براي آلياژي عاري از سيلسيم از Se=1 بوده كه مقارن با كربن 3/4 درصد مي باشد. براي چدن هاي هيپويوتكتيك مقدار Se<1 و براي چدن هاي هيپريوتكتيك مقدار se>1 مي باشد.

همانطوري كه گفته شد تاثير سيلسيم در تركيبات يوتكتيك چدن توسط كربن معادل تعريف مي گردد.

تركيب چدن هنگامي يوتكتيك است كه Ce حدود 2/4 تا 3/4 درصد باشد. در صورتي كه مقادير كربن و سيلسيم در رابطه Se قرار داده شوند:

خواص مكانيكي چدن هاي خاكستري بستگي به Se دارد. در چدن هاي هيپويوتكتيك با كاهش Se استحكام كششي قطعات افزايش مي يابد. با افزايش كربن معادل در چدن ها به مقدار گرافيت افزوده شده در حالي كه مقدار پرليت و توزيع يكنواخت و ريز آن كاهش مي يابد. در چنين شرايطي گرافيت رشد كرده بزرگ شده و نتيجه استحكام چدن ريختگي تنزل مي يابد. بعد از كربن سيلسيم مهمترين عنصر متشكله چدن است.

 

منگنز (Mn):

منگنز در فريت حل شده و در تركيب با كربن، توليد كاربيد منگنز و همچنين با گوگرد سولفيد منگنز (Mns) را به وجود مي آورد. منگنز استحكام چدن خاكستري را افزايش داده و ازچقرمه گي آن مي كاهد. حضور منگنز در چدن ها ضروري بوده زيرا تاثيرات مضر گوگرد را كاهش مي دهد. وجود منگنز در چدن باعث ريزشدن ساختار پرليت شده و مقاومت به خستگي قطعات را بهبود مي بخشد.

 

گوگرد (S):

گوگرد با آهن فاز يوتكتيك Fes با نقطه ذوب پايين حدود 985 درجه سانتي گراد را ايجاد مي نمايد. حد حلاليت گوگرد در مذاب آهن نامحدود بوده در حالي كه در جامد آهن حلاليت كمي دارد. براي از بين بردن تاثير نامطلوب گوگرد در چدن هاي خاكستري و افزايش خاصيت گرافيت زايي بايستي مقدار منگنز را 4 تا 5 برابر گوگرد در نظر گرفت. دراين حالت گوگرد در چدن بصورتM ns درآمده و فرايند گرافيت زائي را تحت تاثير منفي قرار نمي دهد. وجود تركيبات گوگرد در چدن در حد 12/0 14/0 درصد سياليت چدن مذاب را به شدت كاهش داده و ذرات و دانه هاي سمنتيت و پرليت در چدن رشد كرده و درشت شده و لكه ها و نقاط سختي بررسي روي سطوح نازك قطعات ريختگي ظاهر مي گردد. وجود اين نقاط سخت بررسي روي سطوح قطعات ريختگي به اين علت است كه وجود سولفيد ها در آن نقاط مانع از حل شدن كربن و سيلسيم شده و لذا تشكيل سمنتيت در اين مناطق را تسهيل مي سازد.

فسفر (P):

وجود فسفر در چدن حلاليت كربن در آهن را كاهش داده و بر نقطه يوتكتيك چدن نيز تاثير مي گذارد. فسفر تا 3/0 درصد در مذاب آهن حل شده و مازاد بررسي 3/0 درصد با آهن تركيب يوتكتيك فسفيد آهن سمنيت آهن (Fe3p-Fe3C-Fe) را به وجود مي آورد. اين فاز داراي نقطه ذوبي حدود 950 درجه سانتيگراد است. هنگامي كه فسفر بالاي 6/0 يا 7/0 درصد باشد، اين يوتكتيك فسفيدي بصورت شبكه اي مهم پيوسته در مرز دانه ها رسوب مي كند. چنين حالتي چدن را بسيار شكننده مي سازد. با توجه به اين نكته در قطعات چدني كه نياز به استحكام خوبي دارند نبايد مقدار فسفر را بالاي 15/0 تا 2/0 درصد در نظر گرفت. بهرحال يك تاثير بسيار مفيد فسفر در چدن ها كاهش ميزان نفوذ مذاب چدن به داخل ذرات ماسه بوده و لذا براي قطعات ريختگي چدني با كيفيت سطحي خوب مقدار فسفر را تا 25/0 درصد بالا مي برند.

فسفر تاثير چنداني در قابليت گرافيت زايي چدن ندارد. اثر ديگر فسفر افزايش سياليست مذاب چدن است.

كرم (Cr):

اين عنصر با كربن ايجاد كاربيد كرم نموده و لذا استحكام چدن را (بخصوص در درجات حرارتي بالا يا شرايطي كه قطعات متناوبا سرد و گرم مي شوند) بالا مي برد.

افزودن كرم تا 8/0 درصد به چدن هاي خاكستري براي افزايش استحكام آنها متداول بوده اما چنانچه مقدار كرم از اين حد تجاوز كند. به دليل كاربيد كرم آزاد در چدن استحكام قطعات كاهش مي يابد.

نيكل (Ni):

نيكل ضمن دارا بودن خاصيت گرافيت زائي باعث پايداري پرليت شده و موجب توزيع يكنواخت آن نيز مي گردد. لذا در قطعاتي كه نياز به پايداري زمينه پرليتي مي باشد نظير سرسيلندرهاي موتورهاي ديزلي معمولا از 1 درصد نيكل استفاده مي گردد.

هنگامي كه مقدار نيكل از 2 درصد تجاوز كند زمينه چدن ابتدا كلا پرليتي شده و سپس بينيتي مي گردد. با افزايش بيشتر مقدار نيكل تا 5/4 5% زمينه چدن مارتنزيتي مي شود. حضور نيكل در چدن ها باعث افزايش مقاومت آنها در مقابل آب دريا و محلولهاي قليايي مي شود.

مس (Cu):

مس در مقادير زير 3 تا 4 درصد به سهولت در مذاب آهن حل مي‌گردد. مس به گرافيت‌زائي كربن كمك كرده و سختي آهن را كاهش مي‌دهد. در چدنهاي خاكستري مس به پايداري پرليت كمك كرده و لذا سختي قطعات چدن خاكستري را افزايش مي‌دهد. يكي از موارد مصرف مس در توليد قطعات چدني با ضخامت‌هاي غير‌يكنواخت (نازك و ضخيم) است كه حضور آن موجب يكنواختي ساختار ميكروسكوپي در ضخامت‌هاي مختلف قطعه ريختگي مي‌گردد.

حداكثر مقدار مطلوب در چدنهاي خاكستري حدود 3 يا 4 درصد است. حضور مس در چدنهاي خاكستري باعث افزايش مقاومت آنها در مقام خوردگي آتمسفري- محلول نمك‌ها- اسيدها و مواد نفتي مي‌گردد.

آلومنيوم (AL)

امروزه از آلومنيوم به عنوان آلياژي در مقادير حتي بالاي 15 درصد نيز در توليد چدن‌ها استفاده مي‌گردد، بهر حال استفاده از آن به عنوان عنصر آلياژي در چدنهاي خاكستري بسيار محدود است.

از آنجايي كه بسياري از فروآلياژهايي كه در توليد چدنهاي خاكستري مصرف مي‌گردند داراي مقاديري تا 3.5 درصد آلومنيوم هستند. لذا لازم است تأثير آلومنيوم درچدنهاي خاكستري مورد توجه قرار گيرد.

در صورتي كه مقدار آلومنيوم زير 25/0 درصد باشد خاصيت گرافيت‌زاي قوي دارد. در حالي كه چدني با8 درصد آلومنيوم و 3 درصد كربن بصورت چدن سفيد جامد شده و حتي در اثر عمليات حرارتي نيز نمي‌توان به ساختاري باگرافيت آزاد يافت. لذا آلومنيوم داراي دو اثر گرافيت‌زائي (زير 25/0 درصد) و كاربيد‌زائي (بالاي 25/0 درصد) مي‌باشد.

تيتانيم (TI)

تيتانيم از 5% تا 25/0 درصد در چدنها خاصيت گرافيت‌زائي و كاهش تمايل به سفيد شدن ضخامت‌هاي نازك قطعات را دارد، از طرف ديگر موجب ريز شدن ذرات گرافيت در قطعات چدن خاكستري مي‌گردد. افزايش مقدار تيتانيم از 25/0 درصد به بالا باعث پيدايش كاربيد تيتانيم (TIC) شده كه حتي در اثر عمليات حرارتي قطعات چدني تجزيه نمي‌گردد. تيتانيم در چدن‌ها خاصيت اكسيژن زدايي خوبي داشته و از طرف ديگر باعث توزيع يكنواخت گرافيت مي‌گردد.

موليبدن (MO)

موليبدن در چدنهاي خاكستري تا حدود 3/1 درصد خاصيت گرافيت‌زائي داشته و هنگامي كه مقدار آن به 3 درصد برسد فرآيند گراافيت‌زائي آهسته مي‌ود به ازاء مقادير بيش از 3 درصد موليبدن در مذاب چدن به صورت سفيد جامد مي‌گردد.

مطالب توضيح‌ داده شده فوق توضيحات تقريباً مفصلي در مورد چدنهاي خاكستري و تاثيرات عناصر آلياژي متداول در آنها بود، لذا به علت اين كه در اين تحقيق و آزمايش هدف اصلي ما ريخته‌گري و توليد چدنهاي پر مقاوم به خوردگي مي‌باشد و براي انجام اين كار در مرحله اول نياز به شمش چدن خاكستري به عنوان مواد اوليه داريم: بنابراين در اين جا توضيحات مختصري در مورد انواع شمشهاي چدني موجود در ايران و نحوه شمش‌هاي چدني جهت مصرف در واحدهاي ريخته‌گري داده مي‌شود.



تاريخ : جمعه دوم تیر 1391 | 13:41 | نویسنده : مصطفی حسن نژاد |
چدنهاي آلياژي پرسيليسم مقاوم به خوردگي 1

چدنهاي آلياژي پرسيليسم مقاوم به خوردگي

 

مقدمه

چدنهاي آلياژي به خانواده‌اي از چدنهاي خاكستري، با گرافيك كروي و سفيد گفته مي‌شود كه محتوي مقادير بالائي از عناصر آلياژي (3 تا 40%) هستند.

اگر چه اين خانواده از چدنها داراي خواس فيزيكي و مكانيكي بسيار مهمي هستند. معهذا ريخته‌گري آنها به همان سهولت چدنهاي غير آلياژري انجام مي‌گيرد. توليد اين نوع چدن‌ها در صنايع چدن‌ريزي تخصص جداگانه‌اي راا به خود اختصاص داده و اكثر واحدهاي ريخته‌گري اين نوع چدنها تنها فعاليت خود را محدود به چند نوآوري از انواع آنها مي‌نمايند.

تقسيم‌بندي اين نوع چدنها بررسي مبناي خواص آنها نظير استحكام در درجات حرارتي بالا، مقاومت در مقابل اكسيداسيون (اكسايش)، مقاومت در مقابل سرماخوردگي،  مقاومت در شرايط سايند شديد، انبساط حرارتي بسيار كم نوآوري يا خاصيت غير مغناطيسي بودن آنها قرار دارد. توليد استاتور (شكل 1-1) يكي از موارد مصرف اين خانواده از چدنها را نشان مي‌دهد.

 

 

 

 

 

پره‌هاي اين توربين از چدن آلياژي بدون انجام عمليات حرارتي ساخته شده است.

مطالب فوق توضيحات مختصري درباره انواعچدنهاي آلياژي و موارد كاربرد آنها بود، در اين تحقيق  و آزمايش هدف اصلي ما توليد و آزمايش چدنهاي مقاوم به خوردگي از نوع پرسيليسم مي‌باشد.

همانطور كه مي‌دانيد گسترش روزافزون صنايع شيميايي پتروشيمي ها و آزمايشگاه‌هاي مدرن شيمي و سنايع مربوطه كه با محيط‌ها يا مواد خورنده سر و كار دارند، نياز به اين نوع چدنها، بعني چدن‌هاي مقاوم به خوردگي در محيط‌هاي اسيدي  بازي و ... بيشتر احساس مي‌شود كه لازم است به آنها اهميت  و توجه بيشتري شود.

به همين دليل ابتدا ما در اين قسمتت قصد بر اين داريم كه خوردگي چدنهاي غير آلياژي در محيط‌هاي مختلف و علت اينكه به چدنهاي آلياژي مقاوم به خوردگي احتياج مي‌شود را مورد بررسي قرار داده و سپس به انواع چدن‌هاي آلياژي مقاوم به خوردگي اشاهر مختصري كرده و بعداً در ادامه در مورد كليات توليد آلياژ مورد نظرمان در تحقيق و آزمايش (چدنهاي پرسيليسم)، مواد اوليه مورد نياز براي توليد آن، تجهيزات ذوب و قالبگيري، نحوه آزمايش، مراحل عمليات و نتايج آن توضيحات مفصل‌تري داده خواهد شد.

 

خوردگي چدنهاي خاكستري غير آلياژي

مقاومت خوردگي خاصيت ويژه‌اي براي يك ماده محسوب نمي‌شود. ارزيابي اين مشخصه به وضعيت قرار گرفتن ماده در معرض خوردگي و به كيفيت لازم براي كاربرد بستگي دارد.

مقاومت خوردگي چدنها اصولاً به تركيب شيميايي و نحوه پخش عناصر داخل ساختار ميكروسكوپي آن بستگي دارد. طبق تعريف همه چدنها غير متقارن بوده و بدين ترتيب لااقل دو مورد از اجزا مختلف در ساختارشان دارند. تيپ‌هاي مختلف چدنها به وسيله شكل و نحوه پخش گرافيك در ساختار و تيپ زمينه‌ ميكروسكوپي از هم متمايز مي‌شوند.

 

چگونه چدنها خورده مي‌شوند؟

خوردگي چدنها با خوردگي فولادها تفاوت دارد زيرا چدنها شامل مقادير محسوس كربن و سيليم مي‌باشند. مقدار زيادي از كربن به صورت گرافيت درمي‌آيد كه به طور كلي نامحلول بوده و در بيشتر محيطهاي خورنده خنثي است. گرافيك موجود در چدن، در برابر حمله  خوردگي بيشتر محيطهاي خورنده بي‌اثر است، حمله خوردگي به طور اصلي روي زمينه ساختار فلز مي‌باشد. اگر گرافيك روي سطح در جاي خود بماند باعث تشكيل پوسته محافظ به زنگ سياه يا خاكستري به نظر مي‌رسد. اين پوسته محافظ گرافيكي مي‌تواند عاملي براي سرعت دادن يا كاهش سرعت خوردگي در فلز باشد.

در يك محيط خورند با PH كم، گرافيك در برابر آهن به شدت كانذيك است و شايد به طور الكتروليتي موجب تسريع حمله خوردگي روي فلز شود. اما اگر محصولات خوردگي در روي فلز نگاه داشته شوند، مي‌توانند مانند يك سد مكانيكي موجب افزايش مقاومت الكتريكي شده و حمله ثانوي خوردگي را جلوگيري كنند.

 

تشكيل پوسته محافظ

موقعيت سطح آهن خام در معرض رطوبت و هوا قرار مي‌گيرد، نوعي اكسيد هيدراته به رنگ قهوه‌اي پرتقالي (ليمونيت) به سرعت روي آن تشكيل مي‌شود، اما با ادامه ماندن در معرض شرايط خوردگي فوق، يك اكسيد سياه رنگ روي سطح شكل مي‌گيرد. وجود سيليسم در چدن موجب تشكيل يك پوسته سيليكات متراكم و چسبنده روي اكسيد آهن شده و پوسته محافظ مي‌تواند اكسيد اسيدن ثانوي را متوقف نمايد. بدين ترتيب در بعضي از كاربردها چدن با سطح خام مي‌تواند سالها مورد استفاده قرار گيرد. تشكيل اكسيد روي آهن مزيت ديگري به همراه دارد. وقتي فولاد زنگ مي‌زند، نسبت به فلز اوليه يك افزايش زياد در مجموع حجم فلز و اكسيد وجود خواهد داشت. اين افزايش حجم كه انبساط به همراه دارد مي‌تواند نيروي كافي براي ايجاد ترك در بتني كه اين فولاد در آن كار گذاشته شده است بشود. از اينكه اين اتفاق در قطعات چدني نمي‌افتد، در كاربردهاي ساخت در پوشي رينگهاي MANHOLE كه به طور كامل در يك پريود طولاني زمان در بتن جاده كار گذاشته شده‌اند مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به دليل وجود لاينفك سيليم در چدن به طور كلي مقدار كم عناصر ديگر اثر مفيد و برجسته‌اي ندارند.

وجود 6% - 4% درصد مس در خوردگي در معرض هوا مي‌تواند مفيد باشد. در بعضي كاربردها، مجموع معتدل كرم و نيكل ممكن است عمر سرويس‌دهي را افزايش دهند.

خوردگي در هوا

ميزان خوردگي در هوا به رطوبت نسبي و حضور گازهاي مختلف و ذرات جامد معلق در هوا بستگي دارد. رطوبت زياد به طور كلي ميزان خوردگي را افزايش مي‌دهد.

دي‌اكسيد گوگردد و كلريدهاي موجود در هواي، مناطق مشرف به دريا موجب افزايش  خوردگي مي‌شوند.

ميزان خوردگي چدن خاكستري در هواي مناطق صنعتي موجود باشد و كلريدهاي موجود در هواي مناطق مشرف به دريا موجب افزايش خوردگي مي‌شوند.

ميزان خوردگي چدن خاكستري در هواي مناطق صنعتي بعيد است كه بيش از mm12% باشد. اين امر به علت به وجود آمدن يك لايه اكسيده روي سطح چدن خاكستري است كه حالت محافظ را دارد.

خوردگي در معرض گازهاي سوخت

استفاده از چدن خاكستري در برابر گازهاي سوخت از صدها سال پيش شروع شده است. خوردگي به وسيله گازهاي داغ در سطوح گرم يك مسئله مهم در ماشين‌هاي ديگ بخار زغال سنگ سوز و سيستم حرارت مركزي مي‌باشد. اين مي‌تواند يك مسئله ديد در بخشهاي گرم كننده هوا و آب در جائيكه حرارت سطح فلز بين 0C 300-100 هست ايجاد كند. چدن خاكستري داراي كارايي خوبي در مقابل اين نوع خوردگي مي‌باشد.

خوردگي در آب

چدنهاي خاكستري غير آلياژي اساساً براي لوله‌هاي آب استفاده مي‌شوند. مقاومت خوردگي چدن بستگي به توانايي تشكيل پوسته محافظ دارد. در آبهاي سخت به دليل رسوب كربنات كلسيم روي چدن، پوسته محافظ تشكيل مي‌شود كه ميزان خوردگي سطح آنرا به طور كلي كم مي‌كند. در آبهاي سبك پوسته  محافظ نمي‌تواند به طور كامل تشكيل شود و مقداري خوردگي رخ خواهد داد. در آبهاي صنعتي، ميزان خوردگي اصولاً يك تابع از آلودگي‌ها و ميزان PH مي‌باشد. آبهاي اسيدي خوردگي را افزايش مي‌دهند، در حاليكه آبهاي قليايي ميزان خوردگي كمتري دارند. حضور آب دريا مسائل ويژه‌اي براي چدن خاكستري ايجاد مي‌كند. در آب دريا ميزان خوردگي به سرعت تلاطم آب دريا بستگي دارد. با افزايش سرعت تلاطم آب دريا به دليل افزايش مقدار اكسيژن موجود در تلاطم، ميزان خوردگي افزايش مي‌يابد.

كلريدهاي موجود در آب دريا يك مهاجم خورنده طبيعي براي چدن خاكستري محسوب مي‌شوند. افزودن عناصر آلياژي نظير كرم، نيكل و موليبدن مي‌تواند ميزان خوردگي در آب دريا را كنترل كند.

خوردگي خاك

خوردگي در خاك يك پديده پيچيده مي‌باشد، خلل و فرج خاك، فاضلاب و اجزا حل شده در آب زمين كه در تماس با لوله چدني مي‌باشند، اثثر محسوسي روي عمر چدنهايي كه در زير خاك هستند، دارند. نقطه حمله خوردگي ممكن است به طور خيلي محسوسي به وسيله برخورد نامنظم لوله با خاك اطراف تحريك شود. خوردگي مختلف از حدود mm 1 الي mm5% در سال در شرايط خوردگي سخت به وجود خواهند آمد.

خوردگي در اسيدها

چدنهاي خاكستري غير آلياژي مقاومت كمي در برابر اسيدهاي معدني با غلظت‌هاي متوسط و كم دارند. به هر حال، كاربردهايي وجود دارد كه چدن خاكستري درمعرض اسيدها قرار مي‌گيرد مثل اسيد سولفوريك داغ 65% دليل اين مقاومت ناشي از تشكيل لايه محافظ حل نشدني سولفات آهن روي چدن خاكستري مي‌باشد. اگر غلظت كمتر از 60% باشد سولفات آهن حل شده و خوردگي به سرعت ادامه مي‌يابد. چدن خاكستري غير آلياژي مقاومت به خوردگي مفيد را در مقابل اسيد نيتريك 70-65% در درجه حرارت متوسط از خود نشان مي‌دهد. چدن خاكستري غير آلياژي در اسيد فسفريك خالص خورده مي‌شود. در حاليكه ممكن است در برابر اسيد فسفريك ناخالص به خوبي مقاومت كند.

خوردگي در قلياها

قلياها شامل هيدروكسيد سديم (Na oH)، هيدروكسيد پتاسيم (KOH)، سيليكات سديم و تركيب شيميايي مشابه شامل سديم، پتاسيم و يا ليتيمم مي‌باشند.

به طور كلي چدنهاي خاكستري غير آلياژي مقاومت خوبي نسبت به قلياها از خود نشان مي‌دهند. چدنهاي خاكستري غير آلياژي توسط قلياهاي رقيق خوندگي ندارند. قلياهاي داغ با غلظت بيش از 30% در چدنهاي غير آلياژي باعث خورندگي مي‌شوند. اگر ميزان خوردگي كمتر از mm25% در سال مورد نياز باشد، درجه حرارت نبايد بيش از 0c 80 براي غلظت بالاي 70% باشذ. چدنهاي خاكستري غير آلياژي به طور وسيعي براي حمل هيدروكسيد آمونيم استفاده مي‌شوند.

خوردگي در اسيدهاي آلي و تركيبات آن:

اسيدهاي آلي به طور كلي مانند اسيدهاي معدني خورنده نيستند. در نتيجه چدنهاي خاكستري غير آلياژي كاربرد وسيعي در حمل اين مواد دارند. چدنهاي خاكستري غير آلياژي مي‌توانند براي حمل اسيدهاي FATTY و استيك غليظ استفاده شوند اما در محلول رقيق اسيدهاي فوق خورده مي‌شوند. چدنهاي خاكستري غير آلياژي براي حمل الكل‌هاي متيل، اتيل، بوتيل، و آميل مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

خوردگي در محلول‌هاي نمك

نمك‌هاي متعدد و محلول‌هاي نمك مي‌توانند به وسيله چدن خاكستري غير آلياژي حمل شوند بدون اينكه خوردگي قابل توجهي ايجاد كنند. نمكهايي كه به شكل يك محلول قليا هيدروليز مي‌شوند مانند سيانيدها، سيليكاتها، كربناتها، و سولفيدها داراي خورندگي كمتري در مقايسه با نمك‌هايي كه به شكل محلول اسيد هيدروليز مي‌شوند، هستند. كلريدها و سولفاتهاي فلزات قليايي محلول طبيعي داده و نسبتاً ميزان خوردگي آنها خيلي كم است. كلريدها و سولفاتهاي اسيد كه اكسيده هستند در مقايسه خورندگي بيشتري دارند. نمكهاي آمونيوم كه به صورت محلول اسيد هيدروليز مي‌شوند نسبت به آهن خورنده بوده اما ميزام خورندگي ممكن است به وسيله حضور آمونياك آزاد كاهش يابد.

اثر ساختار

اگر چه شكل گرافيك و مقدار كاربيدهاي بزرگ موجود، در خواص مكانيكي تاثر بحراني دارند، اين ساختار روي مقاومت خوردگي اثر قوي ندارند. ساختار زمينه تاثير محسوسي روي مقاومت به خوردگي دارد، اما در مقايسه با اثر تركيب اين تاثير كمتر است. در چدنهاي خاكستري، ساختار مزيتي به طور كلي داراي كمترين مقاومت و ورقه‌هاي گرافيك داراي بيشترين مقاومت به خوردگي مي‌باشند. پرليت و سمنتيت مقاومت به خوردگي متوسطي را نشان مي‌دهند. حفره‌هاي انقباظي يا خلل و فرج مي‌توانند موجب تنزل مقاومت خوردگي قطعات چدني بشوند. وجود خلل و فرج اجازه مي‌دهد مواد خورنده در بدنه‌ي قطعه ريختگي نفوذ كرده و باعث يك مسير پيوسته براي مواد خورنده بشود.

 

انواع چدنهاي مقاوم به خوردگي

مقاومت به خوردگي چدنهاي آلياژي به تركيب شيميايي و ريز ساختار آنها بستگي دارد. عوامل كنترل كننده، تركيب شيميايي و ساختار زمينه است. چدنهاي پر آلياژي كه مقاومت به خوردگي زيادي در محيطهاي خاص دارند سه گروه‌اند: اين سه گروه عبارتند از :

1- چدنهاي پرسيليسم  2- چدنهاي پركرم   3- چدنهاي پرنيكل كه ما در اينجا فقط اشاره مختصري به چدنهاي پركرم و پرنيكل مقاوم به خوردگگي كرده و بحث و بررسي مفصل را در مورد چدنهاي پرسيليسم مقاوم به خوردگي (كه هدف اصلي ما در اين پروژه هستند) به بخش كلياتي در مورد توليد آلياژ مورد نظرمان موكول مي‌كنيم.

چدنهاي پركرم

چدنهاي پركرم با مقدار كرم 35-20 درصد رد مقابل اكسيد كننده مقاومت به خوردگي خوبي دارند، اما در برابر اسيدهاي احيا كنندهه مقاوم نيستند. اين چدنها به طور قابل اطميناني براي استفاده در مقابل اسيدهاي ضعيف تحت حالتهاي اكسيداسيون، محلولهاي نمك، محلول‌هاي اسيد آلي و براي قرار گرفتن در معرض اتمسفر عمومي به كار مي‌روند. مقاومت در مفابل خوردگي، در چدنهاي پركرم نسبت به اسيد نيتريك  استثنايي است، اين چدن در برابر تمام غلظت‌هاي بالاي 95% اسيد فوق در درجه حرارت محيط مقاوم است. ميزان خوردگي آن در سال كمتر از mm 12% است و همين ميزان براي تمام درجه حرارتهاي تا نقطه جوش و براي غلظت‌هاي تا 70% نيز صادق است.

چدنهاي پركرم با مقدار كربن پايين‌تر (1%) باي ديگهاي آنيلينگ سرب، روي و آلومنيوم، زنجيره‌هاي انتقال دهنده و ديگر قسمتهاي تحت خوردگي در درجه حرارت بالا رضايت بخش هستند، چون مقاومت خورندگي، به مقدار كرم در محلول جامد فريت بستگي دارد، اين عنصر بايد به مقدار كافي باش تا بتواند هم جا كربن تركيب شده و تشكيل كاربيد كرم بدهد و هم مقدار اضافي آن در فريت باقي بماند.

چدنهاي پركرم با مقدار 35-30% كرم براي شرايط محيط‌هاي شديد خورندگي اسيدها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

اين چدنها در برابر تمام غلظت‌هاي اسيد فسفريك 60% در درجه حرارتهاي تا نقطه جوش و غلظت‌هاي 85% تا 0c80 مقاوم هستند. اين چدنها همچنين مقاومت خوبي در مقابل آب دريا و آبهاي معدني كه داراي محلولهاي اسيدي مي‌باشند دارند. چدنهاي پركرم و كربن به طور مناسبي بالانس باشند به آساني عمليات حرارتي مي‌شوند.

چدنها پرنيكل

چدنها پرنيكل آستنيتي كاربرد وسيعي دارند و به عنوان چدنهاي مقاوم نيكلي شناخته شده‌اند. چدنهاي خاكستري آستنيتي با 14 تا Ni 30% نسبتاً در اسيدهاي اكسيد كننده متوسط، مثل اسيد سولفوريك در دماي اتاق مقاوم‌اند. چدنهاي پرنيكل در محيط‌هاي قليايي از چدنهاي غير آلياژي مقاومترند. چدنهاي مقاوم نيكلي به خصوص در محيط‌هاي قليايي با دماي زياد مفيدند. چدنهاي پرنيكل به علت داشتن زمينه آستنيتي ؟ترين چدن باگرافيك ورقه‌اي است. اين چدنها داراي تراش‌پذيري عالي و خواص ريخته‌گري مي‌باشند. اما استحكام كششي آنها به علت ورقه‌اي بودن گرافيك نسبتاً كم است.

 

 

 

 

 

كلياتي در مورد توليد آلياژ مورد نظر (چدن‌هاي پرسيليسم )

چدنهاي پرسيليسم (يا سيسيليسم بالا) براي مقاوم در برابر خوردگي توليد مي‌شوند. در صنايع شيميايي  به منظور پردازش و حمل و نقل سيالات بسيار خورنده از اين نوع چدن استفاده مي‌شود مقاومت بسيار خوب اين چدنها در برابر خوردگي اصولاً ناشي از وجود 2/14  تا 75/14 درصد سيليسم است اين چدنها در برابر خوردگي توسط تعدادي از اسيدهاي صنعتي از قبييل سولفوريك و نيتريك اسيد و مخلوطهاي از اين دو در همه دماها، تركيبهايي از اسيدهخاي آلساينده و اسيدهاي آلي در هر غلظت و دمايي، و اسيد فسفريك در دماي محيط مقاوم‌اند چدنهاي پرسيليسم مقاوم در برابر خوردگي در مشخصات فني ASTMA 518 آمده‌اند. انواع اصلاح شده چدنهاي پرسيليسم كه سيليسم بيشتري دارند و كرم يا موليبدن به آنها افزوده شده است. استاندارد نيستند اما طبق سفارش توليد مي‌شوند چند نوع از اين چدنها در جدول 1 معرفي شده‌اند ارزش اصلي چدنهاي ريختگي‌ پرسيليسم به سبب مقاومت آنها در برابر خوردگي است. از اين چدنها براي نگهداري سيالهاي خورنده استفاده مي‌شود نه به عنوان قطعات سازه‌اي تحت تنش زياد هيچ يك از مشخصات فني استاندارد به خواص مكانيكي اشاره نمي‌كنند اين چدنها كم استحكام و تردند سختي آنها در حدود 500 برنيل است و به مفهوم متداول ماشين‌كاري نيستند.

چدنهاي پرسيليسم موليبدن‌دار تا مقدار 5/3 درصد در بسياري از جاها براي حمل اسيدهاي خوزنده استفاده مي‌شود با  مقدار سيليسم 5/14درصد يا بيشتر اين نوع چدنها مقاومت بالايي در برابر اسيدهاي سولفوريك يك گرم 30 درصد پيدا مي‌كنند. افزايش مقدار سيلسيم تا مقدار 5/16 درصد در چدن خاكستري باعث كاهش خوردگي آن در برابر اسيدهاي گرم سولفوريك و نيتريك شده بود و در تمام غلظت‌هاي آن موثر مي‌باشد. چدن خاكستري با 14 درصد سيليسم در برابر خورندگي اسيد كلريدريك مقاومت كمتري دارد ولي مي‌توان با افزودن 5/3 درصد موليبدن اين مقاومت را بهبود داد اين مقاومت را همچنين مي‌توان با افزودن تا مقدار 17 درصد سيليسم نيز افزايش داد اين چدنها در تماس با محلولهاي شامل نمك مسئوليت و يا گاز مرطوب كلريدن مقاومت مفيدي دارند. همچنين در برابر اسيدهاي آلي و در هر غلظت و درجه حرارتي مقاوم مي‌باشند به هر حال در بيشتر موارد. اين چدنها مقاومتشان نسبت به سودهاي سوزآور و داغ و قوي رضايت‌بخش نيست و در اين مورد اين چدنها نامرغوب‌تر از چدن خاكستري غير آلياژي هستندو اين نوع چدنها هيچ مقاومت مفيدي در مقالب جوهر نمك و يا اسيدهاي سولفوره ندارند. استفاده قابل توجه اين چدن به خاطر مقاومت برجسه آن نسبت به اسيدها مي‌باشد اين چدنها براي لوله‌كشي در كارخانه‌هاي شيميايي و آزمايشگاه‌ها به كار برده مي‌شود.

مهم‌تريم خانواده چدنهاي مقاوم درمقابل اسيدهاي (مخلوط انواع اسيدهاي غليظ) سرد و گرم چدنهاي محتوي 5/14 تا 18 درصد سيليسم هستند. در زير تركيب نمونه‌اي از اين نوع چدن ارائه شده است.

كربن 55/ تا 65/ درصد، سيليسم 25/14 تا 25/15 درصد، حداكثر 6/ درصد، گوگرد حداكثر 05/ و فسفر حداكثر 2/ درصد، اگر چه اين نوع چدنها داراي استحكام كششي و فشاري متوسطي هستند. معهذا بسيار شكننده بوده و عملاً قابليت ماشي‌كاري ندارند.

براي جلوگيري از ترك برداشتن اين گونه قطعات در جريان سرد شدن در قابل، بايستي اجازه داد تا قطعات به آهستي در قالب سرد گردند. يك روش متداول براي جلوگيري از ترك برداشتن اين گونه قطعات كه در ايران نيز متداول است خارج كرد قطعات از قالب در حالت سرخ (قبل از آن كه درجه حرارت آنها به زير 850 درجه سانتي‌گراد تقليل يابد) و سرد كردن آهسته آنها در كوره مي‌باشد. از جمله نكات ديگري كه در توليد اين نوع چدن‌ها بايستي در نظر گرفت تلقيح چدن توسط عناصرقليائي خاكي (ميش‌متال) قبل از ريختن مذاب به داخل قالب است. اين خانواده از چدنها در صورتي كه محتوي 5/3 تا 4 درصد موليبدن باششند در مقابل اسيدها (اسيد سولفوريك كلرئيديك يا مخلوط آنها) داراي مقاومت بيشتري خواهد بود.

چدنهاي پرسيليسم ناشي از تشكيل لايه‌اي نازك از اكسيدهاي آبدار سيليسم بر روي قطعه است هنگاميكه قطعه ريختگي براي نخستين بار در معرض محيط خورنده قرار مي‌گيرد يونهاي خورنده به آن حمله مي‌كنند اتمهاي آهن از شبكه‌ي سيليسم فريت فرو شسته مي‌شوند در مرحله اوليه تماس با محيط خورنده، آهنگ خوردگي بالاست. اتمهاي سيليسم باقيمانده در زمينه چدن اكسيد، و به تركيبهاي سيليسم اكسيژني تبديل مي‌شوند كه در سطح فلز با آب واكنش مي‌كنند و لايه‌اي چسبنده  تشكيل مي‌دهند با گذشت زمان اين لايه ضخيمتر مي‌شوند و اثر حفاظتي آن افزايش مي‌يابد اگر چه چدنهاي پرسيليسم استاندارد در برابر كلريد و فلوريدريك اسيد نسبتاً كم است با افزايش مقدار سيليسم به حدود 16 تا 18 درصد، مقاومت آنها در برابر كلريدريك اسيد افزايش مي‌يابد اما  قطعات ريختگي تردتر مي‌شوند با افزودن 3تا 5 درصد كرم يا 3 تا 4 درصد موليبدن به تركيب اصلي (2/14 تا 75/14 درصد سيليسم) نيز مي‌توان مقاومت اين چدن را نيز افزايش مي‌دهد. از چدنهاي پرسيليسم در ساخت تجهيزات توليد سولفوريك و نيتريك، كود شيميايي، منسوجات و مواد منفجره، براي تخليه فاشلاب و تصفيه آب، براي جابه‌جايي اسيدهاي معدني در پالايشگاه نفت و در تميزكاري يا اسيد شويي فلزات، در پوليشكاري الكتروليتي، براي پردازش كاغذ، نوشيدنيها، رنگها، رنگدانه‌ها، و به عنوان آند در حفاظت كاتدي لوله‌هاي چدني يا ساير ظروف آهني مدفون در خاك به گستردگي استفاده مي‌شود به عنوان قطعات ويژه‌اي كهاز چدن پرسيليسم ساخته مي‌شوند و مي‌توان از روتور تلمبه‌ها، همزنها، ديگها، تبخير‌كننده‌ها، برجهاي جداكننده و حلقه‌هاي راشيگ (Rachig) مجراي تخليه مخزنها، بوته‌ها، آندهاي حل نشدني، لوله و اتصالات لوله‌كشي در آزمايشگاه‌هاي شيميايي، بيمارستانها، دانشگاه‌ها و صنايع نام برد. اندازه قطعات آزمايشگاه‌ها گرفته تا اجزاي برجها به قطر 22/1 (48 اينچ) و ارتقاع 22/1 متر (48 اينچ ) متغير است.


جدول 1 چرخه‌هاي پرسيليسم مقاوم در برابر خوردگي

انواع آمريكايي

انواع اروپايي

درصد تركيب شيميايي

A

B

C

D

E

F

C

85/

85/

85/

65/

35/

65/

SI

5/14

5/14

5/14

5/14

5/14

5/14

MN

6/

6/

6/

5/

5/

5/

CR

-

4

4

-

-

-

MO

-

-

-

-

-

5/3

S

05/

05/

05/

02/

02/

02/

P

1/

1/

1/

15/

1/

1/

سختي BHN

520

520

520

450

520

52

استحكام كششي نمونه‌وار PSI

16000

16000

29000

20000

-

-

MPA

110

110

200

140

-

-



تاريخ : جمعه دوم تیر 1391 | 13:40 | نویسنده : مصطفی حسن نژاد |
چدن
مقدمه: اهميت متالوگرافي
متالوگرافي در مفهوم كلي عبارت است از مطالعه ساختار دروني فلزات و آلياژها و رابطه اين ساختار با تركيب نحوه توليد و شرايط انجماد و خواص شيميايي و مكانيكي آنها مي‌باشد يكي از آزمايشهاي مهم واحد كنترل كمي‌و كيفي خط توليد ريخته‌گري متالوگرافي است كه امروزه هم جنبة تحقيقاتي به خود گرفته است. اگر بخواهيم به اهميت اين آزمايشگاه بيشتر واقف گرديم لازم است اهداف مهم اين آزمايشگاه را به صورت خلاصه بيان و توجه كنيم. 1 – بررسي عيوب ميكروسكوپي و بعضي از عيوب ماكروسكوپي فلزات و آلياژهاي توليد شده از تبديل درشت دانگي و رشد و ناهمگن فازهاي ناخواسته و عدم توزيع يكنواخت دانه‌ها و فازها و… 2 ـ تشخيص تقريبي تركيب شيميايي آلياژ از طريق بررسي ساختار دروني و استفاده از دياگرام فازي آن آلياژ كه اين هدف بيشتر زماني لازم مي‌شود. 3 ـ بيشتر از روش ماكروسكوپي استفاده مي‌شود و كمكي‌هاي آزمايشگاه انجماد است و عبارت است از كنترل نحوه و نوع انجماد رشد ماكروسكوپي دانه‌ها و رابطه با شرايط ريخته‌گر آن آلياژ كه كنترل آن مي‌تواند در بهبود خواص مكانيكي و سلامتي قطعه ريخته‌گر مؤثر باشد. لازم به ذكر است كه بين اهداف گفته شده هدف اول بسيار مهمتر است. و آن را به دو بخش اصلي تقسيم مي‌كنيم: 1 ـ جنبه تكنولوژيكي 2 ـ جنبه متالوژيكي   متالوگرافي آلومينيوم موضوع آزمايش: بررسي زيرساختار آلومينيوم و نحوه دانه‌بندي آن حين انجماد در قالبهاي مختلف هدف : مشخص نمودن فازها و دانه هاي مختلف موجود در ساختار ماكروسكوپي AL ونمونه اي از جنس AL در قالب ماسه اي سرد شده كه داراي درجه خلوص بالايي مي‌باشد را تهيه مي‌كنيم قطعه را كه با اره برش زده‌ايم مراحل سوهان كاري انجام داده سپس بعداز گونيازدن قطعه را توسط سمباده‌هاي نرم دقيق صيقل مي‌دهيم  آلومينوم به دليل وجود خشهاي ايجاد شده توسط سمباده در متالوگرافي و بعد از اين نتيجه مطلوبي مي‌دهد نيازي به پوليش كاري ندارد نمونه را در محلول اچ قرار مي‌دهيم و پس از ظاهر كردن دانه‌هاي آن يعني آلومينيوم خالص در سطح نمونه با چشم غيرمسطح ديده مي‌شوند پس از برداشتن نمونه از داخل محلول اچ شكل ماكروسكوپي نمونه به شرح مقابل مي‌باشد اين ساختار ستوني درشت ناميده مي‌شود. همانند تهيه آلومينيوم خالص كه درقالب ماسه‌اي سرد شده نمونه را در قالب فلزي كه سرعت سرد شدن آن زياد است تهيه و پس از سوهان كاري و گونياكردن و نيز سمباده و قرار دادن در محلول اچ آن مشاهده و به شكل زير مي‌باشد. اين زيرساختار عمودي درشت ناميده مي‌شود. اگر آلومينيوم خالص را در قالب فلزي با استفاده از مواد جوانه‌اي سرد كنيم شكل آن به صورت مقابل بوده و دانه‌بندي آن به نام محوري ريز مي‌باشد.   بحث و نتيجه‌گيري : با تحقيق و جستجو بر ساختار متالوگرافي آلومينيوم 9/99 خالص و در حالتهاي مختلف فوق كه در سرعت و نيز استفاده از موارد جوانه زا صورت گرفته است. به اين نتيجه پي مي‌بريم كه هرگاه آلومينيوم در قالب ماسه‌اي سرد شود دانه‌هاي ماكروسكوپي آن ستوني درشت بوده و هرگاه سرعت سرد شدن آلومينيوم كه در قالبهاي فلزي باشد دانه‌هاي ماكروسكوپي آن محوري ريز مي‌شوند و اگر به همين آلومينيوم در قالب فلزي سرد شده مواردجوانه زا بيفزاييم دانه‌هاي محوري ساختمان ماكروسكوپي آن خيلي ريزتر مي‌شوند پس مي‌توان به اين نكته دست يافت كه موارد جوانه زا در استحكام و مقاومت فلزات تأثير بسزايي داشته و اين به علت ريز كردن دانه‌هاي آن فلز (خالص 99/99 AL) مي‌باشد.   چدن ها:         Castiron چدن‌ها آلياژهاي آهن و كربن هستند كه حاوي تعداد ديگري عناصر آلياژي مانند سلييم، منگنز، گوگرد و فسفر هستند. تركيب يوتكتيك چدن‌ها شامل گرافيت يا كاربيد آهن و آستين است كه در ادامه سرد شدن فاز استيت به فازهاي ديگر تبديل مي‌شود و به همين ترتيب عوامل مهم ديگري كه خواص چدن هاي ريخته‌گري به توسط آن‌ها تعيين مي‌گردد. مقدار، اندازه شكل و توزيع گرافين‌ها است يا به عبارت ديگر كنترل عوامل نام برده مهمترين اصل در توليد چدن ها است. تغيير عواملي از قبيل تركيب شيميايي، نحوة جوانه‌زني، سرعت انجماد در چدن‌ها و نيز تأثير برخي عناصر آلياژي در مقادير بحراني باعث تغيير زيادي در نوع شكل اندازه و توزيع گرافين ها مي‌گردد. در صورتي كه ميزان كربن معادل برابر403% باشد ساختار يوتكتيكي تمام سطح مقطع را اشغال مي‌كند و اگر مقدار آن كمتر از 403% باشد چون مزبور ساختاري قبل از يوتكتيكي داشته و حاوي ساختار يوتكتيكي ، گرانيت و آهن مي‌گردد و به همين ترتيب در چدن‌هاي بعد از يوتكتيكي گرانيت‌هاي ورقه‌اي بزرگ باعث نرم و ضعيف تر شدن چدن مي‌گردد.   شماره آزمايش : 2 عنوان آزمايش: چدن خاكستري كم كربن هيپويوتكتيك ابزار و مواد: اره، گيره، سوهان، سمباده، محلول اچ، ميكروسكوپ، يك قطعه چدن خاكستري. مقدمه: چدن خاكستري از آلياژ آهن و كربن كه حدود 2% بيشتر باشد و يا سرعت سرد كردن پايين و يا سلسيم كه باعث ناپايداري سمنتيت مي‌شود چدن خاكستري توليد خواهد شد حال اگر مقدار كربن آن كمتر از 4 /3 باشد چدن خاكستري كم كربن بدست مي‌آيد كه ريخته گري را نسبت به فولاد ها دارد كه ممكن است داراي زمينه فريت و پرليتي باشد. روش آزمايش: در اولين مرحله بريدن نمونه از قطعه مي‌باشد و بعد از آن به وضوح و نرمي‌و خوشتراشي آن پي مي‌بريم بعد از بريدن سوهان كاري آن نيز به راحتي انجام مي‌شود. بعد از سوهان كاري و پوليش كاري (قبل از اچ كردن) بزرگ نمايي به صورت رگه‌هاي نامنظم سمباده سفيد كه همان پرليت است مشاهده مي‌گردد. نمونة زير ميكروسكوپ مي‌گذاريم در اولين نگاه خطوط جدايش از حد سمباده و دستگاه پوليش مانع از ديدن گرافيت هاي آن مي‌شد. پس از حدود پنج الي هفت ثانيه در محلول نايتال براي اچ كردن كردن فرو مي‌بريم بعد از درآوردن از محلول و شستن قطعه آن را زير ميكروسكوپ گذاشته و زمينه را مشاهده مي‌كنيم. و پس از اتمام مرحله اچ كردن مشاهده مي‌گردد كه حاوي گرافيت‌هاي ورقه‌اي با زمينه‌اي كاملاً پرليتي و فسفيديوتكتيكي است و ساختار دندريتي مربوط به آستينيت هاي اوليه به طور كاملاً ضعيفي در آن ديده مي‌شود. وقتي با بزرگ نمايي 40 آن را مورد بررسي قرار دهيم شكل (2) در روي سطح قطعه قطعه هاي پراكنده سفيدو براق مشاهده مي‌شوند كه همان فريت است اين نقاط در زمينه سياه پراكنده قسمتهايي از اين نقاط سياه و پررنگ تر از ساير قسمتها ديده مي‌شود كه اين همان گرافيت كيش است سپس نمونه را با بزرگ نمايي 1000 مورد بررسي قرار مي‌دهيم. شكل 3 در اينجا فاز سفيد همچنان باقي است و گرافيت كيش به صورت فاز سياه است اما زمينه سياه در بحث و بررسي در مورد چدن‌هاي خاكستري با انجام عمليات پوليش اچ  و آزمايش‌هاي ميكروسكوپي به ماكروسكوپي عادي نمي‌توان شكل دندريت اوليه در چدن‌هاي خاكستري قبل از يوتكتيك را مشاهده كرد اما در صورتي كه نمونه‌اي از چدن با دقت و ظرافت زيادي سمباده و پوليش گردد. با استفاده از يك منبع نوري و كاهش نورهاي ااضافي و نيز قرار دادن نمونه به طور مناسب ساختار مزبور بر روشني قابل رؤيت مي‌گردد. مقدار گرافيت‌هاي ورقه‌اي مهمترين عامل است كه بر روي استحكام و خواص ديگر چدن خاكستري تأثير مي‌گذارد و تغيير در آنها علت اصلي تغيير استحكام چدن‌ها است. ساختار زمينه در صورتي پرليتي كامل است كه مقدرا سيليسيم كمتر يا منگنز زيادتر باشد و به همين ترتيب بر اثر وجود مقادير بسيار كم و جزئي از عناصر پايداركننده پرليت از قبيل: آرسنيك، كرم ، مس، نيكل، و قلع در مواد اوليه يا قراضه‌هاي برگشتي مي‌توان زمينه كاملاً پرليتي بدست آورد. در مورد چدن‌هايي كه داراي استحكام كمتري هستند ساختار زمينه داراي اهميت كمتري نسبت به نوع گرافيت‌ها در چدن است در صورتي كه در چدن ها با استحكام و مقاومت زياد نوع ساختار زمينه اهميت زيادي دارد. به طوري كه در چنين مواردي سعي مي‌شود تا ساختارهايي كاملاً پرليتي ويا بينايتي توليد گردد. و از جمله موارد ديگر كه مي‌توان در مورد آن بحث كرد اين است كه خواص مكانيكي و كششي از جمله مدول كش ساني آن كم است و سطح ماشين كاري آن پرمنفظ است (صاف و براق نيست) در اين چدن‌ها نسبت وجود گرافيت‌هاي بزرگ كيش قابليت انتقال خوبي دارند كه در قطعاتي كه در آنها نياز به انتقال دارد بالا مي‌باشد مانند قالب، شمش‌ها و .. استفاده مي‌شود.   آزمايش شماره 3 عنوان آزمايش: بررسي زيرساختار چدن خاكستري پركربن هيپريوتكتيك ابزار و ومواد مورد نياز: اره، سوهان، سمباده، يك تكه چدن خاكستري پركربن، محلول اچ، ميكروسكوپ تئوري آزمايش: در اين روش پس از انتخاب قطعه موردنظر و بريدن نمونه و سوهان كاري آن ابتدا با سوهان درشت و سپس سوهان نرم و گونيا كردن قطعه نمونه خود را با سمباده كاري به ترتيب با شماره‌هاي 1500 – 1200 – 1000 – 800 – 600 – 400 – 240 سمباده كاري مي‌نماييم كه البته به علت وجود نداشتن سمباده 1500 و كم بودن سمباده 1200 ما مجبور شديم كه نمونه‌هاي خود را با سمباده 1000 سمباده كاري كنيم بعد از سمباده كاري با دستگاه پوليش آن را پوليش مي‌كنيم كه لازم به ذكر است كه بايد از تميز بودن دستگاه پوليش اطمينان حاصل كنيم. كه در صورت كثيف بودن بايد نمره آن را شسته و يا آنر ا عوض كرده و سپس نمونه را در زير ميكروسكوپ قرار دهيم در اينجا نيز خطوط ناشي از سمباده كاري و پوليش كاري غلط ايجاد مزاحمت مي‌كرده اما مي‌توانستيم گرافيت‌هاي بزرگ آن را مشاهده كنيم. شكل 1 بعد از مشاهده نمونه آن را در داخل محلول نايتال به مدت 5 الي 7 ثانيه قرار مي‌دهيم و پس از اچ آن آنرا شيشه و پس آن را زير ميكروسكوپ قرار داديم. كه در اين زمينه فريت و پرليت مشاهده گشت رگه‌هاي تيره رنگ هم در زمينه مشاهده مي‌شود كه همان گرافيت كرمي‌شكل است.   تجزيه و تحليل: اين چدن‌ها بعلت و جود گرافيت داراي توضيح يكنواخت گرافيت مي‌باشد كه از قابليت ماشين كاري خوبي و ريخته‌گري انها به خاطر وجود ناخالصي‌ها بهتر است هر چه كربن كمتر باشد زمينه فريتي و چدن نرمتر است. از اين آزمايش به اين نتيجه رسيديم كه چدن خاكستري با ميزان كربن كمتر داراي ماشين كاري مطلوب مي‌باشد و نسبت به بقيه چدن‌ها نرمتر است. چدن خاكستري قبل از اچ چدن خاكستري بعد از اچ   آزمايش شماره 4 موضوع آزمايش: بررسي بر ساختار چدنها هدف: مشاهده ريزساختار چدن ها نوع گرافيت، نحوه توزيع اين گرافيت ها شكل را داده اين گرافيت ها و پرورش درصد كربن در آنها با كمك ازياگرام SI- C- FE وسايل مورد نياز: اره گيره ـ سوهان ـ سيمان ـ دستگاه پوليش ـ خمير پوليش ـ محلول ـ اچ (نيكران) الف ـ آماده سازي نمونه چدن خاكستري شرح آزمايش: ابتدا قطعه استوانه‌اي شكل كه از جنس چدن خاكستري مي‌باشد توسط نمونه‌اي اجرا مي‌كنيم نمونه را به گيره بسته و سطح آن را كاملاً گونيا مي‌كنيم كه اين عمل از سوهان كاري دقيق حاصل مي‌گردد و نمونه را آماده تميز كرده و يك ميان آن را سمباده از كاري حل كنيم عمليات سمباده كاري از شماره 220 كه درشت ترين سمباده است آغاز مي‌شود بعد از بردن خش‌ها و برآمدگيهاي حاصل از سوهان كاري توسط اين سيمان از سمباده شماره 40 و به همين صورت ريزترين سيمان يعني شماره 1000 اين عمل صورت مي‌گيرد را ديگر خش و يا زدني كه با چشم مشاهده شود روي نمونه باقي نمانده بايد توجه داشت هنگام سمباده كاري براي  نتيجه بهتر و سرعت‌هاي بالاتر بايد هنگام سمباده كاري و همواره آب بر روي سطح سيمان ريخته شود تا براده‌هايي را داشته شده را بشويي تا همان از ايجاد خش‌هاي ثانويه بر روي نمونه گردد. نمونه آماده شده توسط سمباده كاري را تميز كرده و در اين مرحله از دستگاه پوليش كاري بايد همواره براكسيد آلومينيوم مخلوط با آب را بر سطح پارچه پوليش بريزيم تا عمليات براق كاري صيقل دادن نمونه با دقت بالايي صورت گيرد پيش از گزاردن عمليات فوق نمونه را با پارچه كاملاً خشك مي‌كنيم و آنر ا از زير ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم و مشاهده مي‌كنيم كه اين مرحله فقط موفق به مشاهده گرافيت‌هاي چدن خاكستري مي‌شويم كه نتيجه اين مشاهده به صورت زير مي‌باشد بعدا زمشاهده نوع گرافيت‌هاي اين چدن در ادامه آزمايش براي ظاهر كردن ريز ساختار ميكروسموپي نمونه چدن خاكستري را در محلول اچ فايتال قرار مي‌دهيم و بعد از گذشت مدتي معين، آن وقت كه سطح نمونه كاملاً اچ شده آن را بيرون آورده و با آب شستشو مي‌دهيم نمونه را دوباره با پارچه با دستمال كاغذ كاملاً خشك مي‌كنيم و آن را براي بار دوم ريز ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم در اچ مربوطه براي ظاهر شدن كامل و دقيق فازدانه هاي داخل چدن با پر از گونيا بودن نمونه در سطح و صفحه زيرين ميكروسكوپ كاملا مطمئن باشيم براي اطمينان كامل از اين موضوع نمونه را طوري داخل ضمير مخصوص قرار مي‌دهيم كه سطح آن روبر بالا باشد بعد با گذشتن روي صفحه زيرين ميكروسكوپ و قرار دادن يك مقدار بر روي آن و اعمال فشار توسط بالين آوردن از ميكروسكوپ از گونيا شدن سطح نمونه كاملا و مطمئن مي‌شويم سپس مي‌توانيم سطح نمونه را مشاهده كنيم در اين مرحله مي‌توانيم به راحتي فازهاي موجود در چدن را مشاهده كنيم.   بحث و نتيجه‌گيري از مشاهده سطح نمونه بعد و قبل از اچ مي‌توان نتيجه گرفت كه در ساختار چدن هاي خاكستري خطوط سياه رنگ نشانگر گرافيتهاي ورقه‌اي مي‌باشد كه اين گرافيت‌ها در چدن‌ها باعث ايجاد و قابليت هاي مختلف از قبل جذب صدا و ارتعاش ماشين كاري مناسب و از طرفي باعث انبساط قطعه در حين انجماد و پايين آوردن استحكام كششي قطعات مي‌گردند بر در اين مورد مي‌توان نتيجه گرفت كه بايد اين گرافيت‌ها زياد درشت نباشد تا استحكام كششي قادر بر وجود آوردن فازهاي ديگر بصورت سفيد و سياه سفيد مشخص مي‌شوند هر يك به ترتيب نشانگر وجود فريت و بريت در اين چدن مي‌باشند. پرليت با نرمي‌خواص همواره با بريت كه سخت و شكننده مي‌باشد فازي با مقاومت به سايش مطلوب همواره با ماشين كاري خواص را ايجاد كرده اند   ب ـ آماده سازي نمونه چدن را داكتيل و گرافيت كروي از يك قطعه چدن داكتيل ساخته شده را توسط يك نمونه مي‌بريم سطوح آن را توسط سوهان كاملاً گونيا مي‌كنيم و يكي از اين سطوح را سمباده كاري كرده تا آن را براي مرحله پوليش كاري آماده كنيم سطح سمباده كاري شده را بر روي پارچه پوليش قرار داده و دستگاه پوليش را روشن مي‌كنيم عمل پوليش كاري مطلوب گشته به ميزان فشاري وارد كه ما درطول معين به نمونه وارد مي‌آوريم اين فشار بايد از مقادير بالايي رفع خش‌هاي بزرگتر تا مقادير پائين براي ظرفيت كاري در فرضش‌هاي كوچكتر صورت مي‌گيرد. نمونه آماده شده را با پارچه كاملاً خشك مي‌كنيم و آنرا در زير ميكروسكوپ مشاهده مي‌كنيم كه در صفحه بعد ديده مي‌شود كه گرافيت در اين چدن نمونه را در زير ميكروسكوپ برداشته و داخل محلول اچ نايتال بايكرال قرار مي‌دهيم پس از گذشت مدتي معين و زماني كه از اچ شدن آن تعيين مقدار كرديم آنرا برداشته و با آب شستشو مي‌دهيم. سپس نمونه آماده شده را با پارچه كاملا خشك كرده و نتيجه مشاهده سطح نمونه در اين مرحله به شكل صفحه بعد مي‌باشد.   آزمايش شماره 5 عنوان آزمايش: بررسي زيرساختار چدن داكتيل ابزار و مواد آزمايش: سوها، اره ، سمباده شماره‌هاي مختلف ، گيره، يك قطعه چدن داكتيل، محلول اچ مقدمه: چون داكتيل كه در ايران به نام هاي چدن نشكن، گرافيت كروي، چدن چكشخوار يا گرافيت چشم گاوي و سد نام لاتين، داكتيل، SP و نودولار ناميده مي‌شود كه در آن گرافيت توسط عناصر اضافه شده از قبيل منيزيم، استرانسيم، كه باعث تغيير شكل گرافيت از حالت ورقه‌اي به كروي مي‌شوند بدست مي‌آيد.   تئوري آزمايش ابتدا يك قطعه چدن داكتيل را توسط سوهان به صورت گونيا درآورده و سپس توسط سمباده هاي موردنياز سطح آن را صيقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري بعد از اره كاري و سوهان كاري از مقاومت به سايش بهتر اين چدن ها نسبت به چدن‌هاي خاكستري پي مي‌بريم اما نسبت به چدن هاي سفيد نرمتر مي‌باشند لذا پس از سمباده كاري  گونيا كردن و پوليش كاري و قبل از اچ كردن آن را زير ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم. شكل 1 كه در زيرميكروسكوپ گرافيتهاي آن به صورت كروي در اندازه‌هاي مختلف غالباً كوچك و بزرگ و به طور پراكنده ديده مي‌شود و بعد از مشاهده گرافيتها نمونه را مدت 5 الي 7 ثانيه (تا سطح قطعه تيره شود) در محلول نايتال اچ كردن قرار مي‌دهيم و سپس بعد از شستن قطعه و خشك كردن سطح آن مجددا براي مشاهده زمينه نمونه را در زير ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم. با بزرگ نمايي هاي مختلف آن را مورد بررسي قرار مي‌دهيم ابتدا با بزرگنمايي 100 (شكل 2) كه زمينه‌هاي سفيد شبيه ستاره هاي دريايي را مشاهده كرديم كه اطراف آن سياه رنگ بوده و البته در اين زمينه نيز نقاطي تيره تر از ساير نقاط هستند كه زمينه سفيد رنگ همان فريت است كه در اينگونه چدن ها بيشتر از چدن هاي خاكستري پر كربن مشاهده مي‌شد و نقاط تيره گرافيت هاي كروي هستند كه با بالا بردن بزرگ نمايي ميكروسكوپ حدود 500 مشاهده كرديم كه فاز فريت همچون سفيد رنگ ولي زمينه سياه رنگ ورگه هاي نامنظم سفيدرنگي مشاهده مي‌شد كه همان پرليت بود كه با تمركز بر روي نقاط تيره تر به سختي مي‌توان مشاهده نمود كه دو گرافيت با هاله‌اي از نوبت احاطه شده است به همين دليل به اين نوع چدن چشم گاوي گويند. اين چدن بعد از چدن خاكستري بيشترين ميزان مصرف را دارا مي‌باشد قابليت ماشين كاري هاي دارند زمينه اين نوع چدنها فريتي ـ پرليتي را مخلوطي از هر دو مي‌باشد.   نتيجه: اره كاري يو سوهان كاري اين چدن ها نسبت به چدن هاي سفيد راحتر است اما استحكام آن ها در برابر ضربه وكشش بيشتر است چدن داكسيل داراي دو نوع چدن با زمينه فريت و چدن با زمينه پرليت كه چدن با زمينه فريت از استحكام كمتر ولي انعطاف پذيري بيشتر دارا است. تچزيه و تجليل: عدم دقت در سرعت سرد كردن و عناصر آلياژي كروي كننده مي‌تواند باعث عدم كروي شدن كامل گرافيت هاي آن شود. اينگونه چدن‌ها از قابليت انعطاف پذيري خوبي برخوردار هستند مقاومت به كشش آنها بسيار مطلوب است از اين چدنها در ساختار لوله‌ها اتصالات لوله ها و برخي از چرخ‌ها استفاده مي‌شود. اندازه گرافيت كروي كه بر روي خواص مكانيكي تأثير مي‌گذارند تحت تأثير روتين زير است. الف ـ سرعت سرد شدن قطعات ريخته گري شده كه داراي مقاطع نازكي هستند با سرعت زيادي تري سرد مي‌گردند و در نتيجه اندازه گرفيت‌هاي كروي كوچكتر شده و تعدا د آنها در سطح مقطع افزايش پيدا مي‌كند. ب ـ تلقيح SI با تلقيح تعداد گرافيت‌هاي كروي افزايش پيدا كرده و تمايل به ايجاد كاربي در مقاطع نازك تر قطعه كاهش مي‌يابد. به همين ترتيب با افزايش مقدار عامل جوانه زا تعداد گرافيت هاي كروي نيز افزايش پيدا مي‌كند.   شماره آزمايش : 6 عنوان آزمايش: بررسي ريزساختار چدن ماليابي وسايل و مواد موردنياز: تيغ اره، سوهان، سمابده در شماره‌هايي مختلف ، محلول اچ، ميكروسكوپ مقدمه اصولاً چدنهاي ماليبل چدنهاي قبل از يوتكين كه آلياژي يا غيرآلياژي هستند كه به منظور ايجاد گرافيت‌هاي كروي فشرده در آن و نيز دسترسي به مجموعه اي ازاستحكام و نرمي‌تحت عمليات و تابكاري قرار مي‌گيرند. قطعات چدنهاي ماليبل ابتدا به صورت چدن سفيد ريخته گري مي‌شوند بدين علت كه تمام كربن در اين چدن در شرايط سياه تاب كاري به شكل تركيب بوده پس در مرحله عمليات حرارتي با حرارت دادن تا منطقه آستينيت و نگهداري قطعه به مدت كافي در اين درجه حرارت آهن در آن تجرزيه گرديده چون مالبل بدست مي‌آيد. حرارت دادن قطعات تامنطقه فريت باعث تجمع كربن در مناطق مختلف گرديده و پس از مدت زمان معين كربن به شكل نرمكي در زمينه‌اي آبتني تشكيل مي‌شود بالاخره ادامه قابكاري و استفاده از يك عمليات حرارت مناسب و همچنين سرعت سرد كردن مي‌توان ساختار زمينه چدن را از فوليت كامل تا يك ساختار پرليت تغيير داد.   تئوري آزمايش ابتدا يك تكه چدن ماليبل را توسط سوهان به صورت گونيا درآمده و پس توسط سمباده‌هاي موردنياز سطح آن را سيقلي داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد ا زحدود ده دقيقه آن را برداشته و توسط آن بيشتر و در زير ميكروسكوپ قرار داده كه فازهايي زير آن مشاهده گرديد. تجزيه و تحليل چدن ماليبل چدن ماليبل همان چدن سفيد است كه در حالت سفيد منجمد مي‌شود و بعدا عمليات حرارتي به دو نوع چدن ماليبل بازمينه فريتي و چدن با زمينه پرليتي يا مغز سياه يا چدن آمريكايي كه تعميم مي‌شود در اين چدنها كربن 5/2 درصد و Si حدود 1% مي‌باشد مقدار سليسيم كه از تشكيل گرافيت لايه در حينت ريخته گري جلوگيري مي‌كند اما براي مانع شدن قطعات تابكاري سيليسيم را در محدوده مورد نظر مي‌گيرند. حرارت دادن مجدد چدن‌هاي ماليبل سفيد آنيل شده تا درجه حرارت 870 – 820 درجه سانتيگراد كوينچ كردن انها در هوا با دريك مالين و بالاخره بازپخت كردن آنها باعث بهبود خواص مكانيكي زيادتر شدن چگونگي و قابليت چكش خواري و چدن‌هاي ماليبل موردنظر مي‌گردد. عمليات حرارتي است كه در مورد چدن‌هاي ماليبل نقره سياه تعريف ميشود در يك اتمسفر خنثي مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند و در اين حال اختلاف غلظت كربن در ضخامت قطعه كاهش پيدا كرده در قسمت هاي مركزي فاز فريت از بين مي‌رود.   برررسي ساختار چدن سفيد مقدمه چدن سفيد آلياژي از آهن – كربن به ميزان بيش 7/1% كربن در سيستم نيمه پايدار مي‌باشد كه يا به حالت وجود عناصر آلياژي كرم ـ واترايم ـ گوگرد ـ موليبدن ـ و يا سرعت سرد كردن بالا به چدن سفيد تبديل مي‌شود و نام چدن از سطح قطع آن كه بصورت سفيد و بلورين است گرفته شده است. رنگ سطح سفيد شكست به علت عدم وجود گرافيت از زمينه است. تفاوت چدن سفيد با چدنهاي خاكستري در اين است كه در چدنهاي سفيد گرافيت آزاد بندرت وجوددارد و كربن بصورت فاز سمنتيت وجود دارد كه بدليل وجود همين فاز چدن فوق‌العاده سخت  است و چدن نسبت به دو گروه را برتكنيك هيپويوتكتيك و  تقسيم بندي مي‌شوند.   چدن سفيد تئوري آزمايش: ابتدا يك تكه چدن سفيد را توسط سوهان به صورت گونيا درآورده و سپس توسط سمباده لازم سطح آن را سيقل داده و پس از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد از حدود ده دقيقه آنرا برداشته و توسط آب تميز شسته و در زير ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم كه فازهاي زير ظاهر مي‌شود: اين چدن كربن داراي ساختار يوتكتيك در لدبوريت شامل كاربين آهن در زمينه‌اي از پرليت است   روش آزمايش ابتدا قطعه موردنظر را از قطعه اصلي جدا مي‌كنيم و بوسيله سوهان شروع به سوهان كاري مي‌كنيم در اولين لحظات سوهان تنش به سختي فوق االعاده بالاي چدن سفيد مي‌بريم كه گوئي از چنين فولاد سوهاني نيز سخت تر است. پس از ساعتي سوهان كربن بالاخره سطح قطعه صاف مي‌گردد و آنرا توسط سمباده به حالت صيقل درآورده بعد آنرا به صورت 3 دقيقه درون ناتيال قرار مي‌دهيم.   نتيجه گيري كربن در چدن سفيد بصورت Fe3L وجود دارد كه بسته به ميزان آن بصورتهاي مختلف رسوب مي‌كند قطعه مورد آزمايش به علت وجود تغييرهاي نسبت چدن نيوهيپريوتكنيك ميباشد كه كربن آن بيش3/4 درصد كربن است كه به حالت وجود كربن بيش از3 / 4 ابتدا نيست بصورت متغيرهاي جداشده بعد از رسيدن كربن مذاب به 3 / 4 نيز تبديل به پرليت مي‌شود. چدن نيز داراي سه نوع ساختار مي‌باشد. 1 ـ چدن سفيد هيپريوتكتيك مي‌باشد كه ميزان كربن كمتراز  3 / 4 % كربن است اين نوع چدني داراي نقطه ذوب بيش از چدن سفيديوتكتيك مي‌باشد كه چدن زمان زيادي باري باريزي دارد كراتيها بزرگ مي‌شوند و دردماي محيط فاز آستنيت به پرليت تبديل مي‌شود وبقيه سطح آستنيت مي‌باشد چدن سفيد يوتكنيك كه داراي كربن معادل 3 / 4% است كه داراي نقطه ذوب كمتر از ساير انواع چدنهاي سفيد است در مذاب اينگونه چدنها ابتدا نسبت در زمينه فريت مي‌زند بعد از انجام جوانه هاي بر برليت تبديل شده سطح بدست آمده پلنگي است.   فولادها مقدمه: بر مبناي يك تعريف قديمي‌فولادها، آلياژهايي از آهن و كربن مي‌باشند كه مقدار كربن در آنها تا حدود 7/1% متغير بوده و در آنها عناصر را نظير، منگنز، سيليسيم در مقادير كمتر از 1% و فسفر و گوگرد در مقادير جزئي و همچنين عناصري نظير كرم، نيكل و موليبدن به عنوان عناصر آلياژي وجود دارند. داشتن استحكام بالا و قابليت انعطاف پذيري خوب فولادها را از ديگر آلياژها و مواد غيرفلزي متمايز مي‌سازد و فولادها در مقابل اعمال كنش هاي متغير و نيز ضربه‌ايي بسيار مقاوم است. استحكام كششي آنها از 400 تا 2000 تغيير مي‌كند.   مقدمه فولادهاي ساده كربني به فولادهايي گفته مي‌شود كه درصد آلياژي آنها بسيار جزئي مي‌باشد. اين گونه فولادها بيشترين ميزان مصرف را در انواع فولادها دارا مي‌باشند. اين دسته از فولادها به سه دسته تقسيم مي‌شوند كه در برگه بعدي توضيح داده شده است. باتوجه به كاربرد وسيع  آلياژهاي آهني (چدن و فولاد) در صنعت مي‌توان به اهميت اين هدف در زندگي بشر پي برد. آهن كه بصورتخلص عنصري بسيار نرم و انعطاف پذير است در طبيعت بصورت سنگ  آهن يافت مي‌شود كه سخت و شكننده مي‌باشد. ميل تركيبي آهن با ديگر عناصر بخصوص كربن كه تأثير بسيار در سختي و ترد و شكننده بودن آن دارد.   موضوع: بررسي ساختار ميكروسكوپي فولادهاي ساده كربني مقدمه: فولادها Stcell تعريف : آلياژهايي كه درصد كربن در آن بين 06/2 – مي‌باشد به آن فولاد مي‌گويند. فولادهاي كربني C نوع مي‌باشند. هيپريوتكتوئيدي 8/0 – 0 درصد كربن يوتكتوئيدي 8/0 درصد كربن هيپريوتكتوئيدي 06/2-8/0 درصد كربن نمودار تعادلي آهن ـ كاربرد آهن با نام هاي معمولي براي مختلف   فولادهاي هيپوريوتكتوئيدي ميزان كربن در اين آلياژها بين 8/0-25/0 درصد مي‌باشد. در اين آلياژ با رسيدن درجه حرارت به درجه تحول ابتدا فريت اوليه از آستنيت جدا مي‌گردد كه باتوجه به حلاليت كمتر فريت براي عنصر كربن كاهش بيشتر درجه حرارت ضمن افزايش مقدار جامد فريت موجب آن مي‌شود كه آستنيت باقيمانده در آن از كربن غني گردد. اين مهم تا بدينجا ادامه مي‌يابد كه با رسيدن به درجه حرارت يوتكتوئيد آستنيت متحول خواهد شد. بدليل ترتيب ساختار چندين آلياژي درجه حرارت پايين تر از درجه حرارت يوتكتوئيد از فريتها اوليه همراه با مخلوطي از فريت و سمانتيت يوتكتوئيد كه پرليت ناميده مي‌شود خواهد بود. بطور خلاصه اگر فولاد هيپويوتكتوئيد را سرد كنيم فريت در مرز دانه‌هاي اشينت رسوب كرده و در همه جاي آن يكسان مي‌باشد.   نام گزارش: بررسي زمينه و ساختار فولادهاي ساختماني وسايل موردنياز: ميلگرد آجدار ـ اره آهن بر ـ سوهان ـ گيره ـ سمباده در اندازه هاي مختلف محلول اچ و ميكروسكوپ هدف آزمايش: مشخص كردن درصد كربن در فولادهاي هيپو و تأثير آن بر شكل فرضيه آنها تئوري آزمايش ابتدا يك نمونه از فولاد موردنظر را با اره از قطعه جدا مي‌نمائيم. در اره كاري به اين نكته پي مي‌بريم كه فولاد آجدار از نمره بيشتري نسبت به فولاد ساده برخوردار باشد. دو سر هر دو نمونه را كاملا گونيا كرده كه اين عمليات توسط سوهان كاري صورت مي‌گيرد. سپس يك سطح نمونه را توسط سمباده درشت سمباده كاري مي‌كنيم تا اثر سوهان از بين برده سپس از سمباده‌هاي نرمتر استفاده مي‌كنيم تا تمام خش ها بين برود  سطحي صاف بوجود آيد. بايد به اين نكته توجه داشت كه در حين سمباده كاري در هر مرحله همواره آب بايد به سطحي سمباده ريخته شود تا براده هاي برداشته شده باعث خش مجدد در غرفه نشود. بعد از اتمام سمباده كاري براي از بين بردن، ناهمواري هاي بسيار ريز از دستگاه پوليش استفاده مي‌كنيم و سطح نمونه را كاملا صيقل مي‌دهيم به طوري كه كاملا فرد را منعكس كند. پس از اتمام عمليات فوق نمونه را كاملا خشك كرده و سطح پوليش شده را داخل محلول اچ نگه داشته تا مدتي اندكي تا دانه هاي آن ظاهر شود. سپس به سرعت سطح نمونه را توسط آب مي‌شوئيم و پاك مي‌كنيم. نمونه را زير ميكروسكوپ مي‌بريم و مشاهده مي‌نمائيم كه حاصل بصورت زير است: باتوجه به شكل زمينه‌هاي فولادي با درصدهاي مختلف از كربن در دياگرام آهن كربن مي‌توان دريافت كه اين زمينه ها مربوط به فولادهاي هيپويوتكتوئيد داراي 4/0% و 6/0% و 37% درصد كربن مي‌باشد.   بحث و نتيجه گيري با انجام آزمايشات فوق و مشاهدات بعمل آمده قطعه داراي 4/0% كربن مي‌باشد. كه در ساختار فولادهايي با ميزان 4/0% كربن ميزان فريت 48% و پوليت 52% مي‌باشد. چون ميزان فريت يا آهن خالص تا حد نصف مي‌باشد. فرعي و سختي پذيري مطلوب به همراه سختي پوليت  شرايط مطلوب را از لحاظ سختي آلياژ فراهم مي‌آورد. فولاد ساده 37/ درصد كربن     فولاد آجدار 4/0 درصد كربن   فولاد ساده 6/0% كربن   نام گزارش: تحقيق و بررسي زمينهاي فولادهاي ابزار وسايل موردنياز: سگ دستي (100% پرليت) سمباده نرم و درشت، پوليش، محلو لاچ –ميكروسكوپ هدف آزمايش: مشخص كردن درصد كربن در فولادهاي يوتكتوئيد و دانستن دليل سختي و شكنندگي و مقاومت بر سايش آنها تئوري آزمايش: نمونه سگ دستي را كه بعد از جدا كردن از قطعه تهيه كه دم آن را سمباده كاري مي‌كنيم. همانگونه كه قبلا هم گفته شده با شستشوي سطح سمباده ها از ايجاد خش ثانويه جلوگيري مي‌كنيم و آنرا براي پوليش كردن آماده مي‌سازيم. سپس هر يك را جدا از سكوهاي قبلي بعد از سمباده كاري پوليش كرده و كاملاً صيقل مي‌دهيم و سطح آينه ايي را در آن ايجاد مي‌كنيم. سپس نمونه را در محلول اچ قرار داده و پس از گذشت مدتها به سرعت با آب شستشو مي‌دهيم تا كاملاً عاري از محلول شوند. نمونه را با پارچه پاك كرده و آنرا زير ميكروسكوپ مشاهده مي‌كنيم كه نتايج ا ين مشاهدات در زير ميكروسكوپ نشان داده شده است. چون زمينه داراي 100% پرليت مي‌باشد مي‌توان گفت كه اين فولادها داراي 8/0% كربن حاصل پرتكتوئيدي مي‌باشند و به آنها فولادهاي يوتكتوئيدي گفته مي‌شود . فقط ميزان ناچيزي از دانه‌هاي فريتي در آن وجود دارد كه در نقاط مختلف پراكنده اند.   بحث و نتيجه گيري در اين فولادها همانگونه كه در زمينه مشاهده مي‌شود و لايه هاي Fe3l و فريت موجود باشد كه در مجموع زمينه ايي 100% پرليت را تشكيل مي‌دهند اما اين لايه‌ها در بعضي نقاط فشرده و در بعضي نقاط فاصله دار هستند كه اين ناهماهنگي در فولادهاي ابزار در زمينه قطعات مختلف به صورت هاي مختلف مي‌باشند. پرليت كه فاز را سخت و شكننده است در اين فولادها اجازه انجام عمليات و كارپذيري را نمي‌دهد و توليد قطعات به 8/0% كربن فقط از طريق ريخته گري صورت گرفته مي‌شود كه كاربرد آنها در ساخت قطعات نظير ابزار برش تراوش فلزات، حمل و نقل، راه آهن، دستگاه هاي نورد مي‌باشد. نام گزارش:, بررسي ساختار فولادهاي هيپريوتكتوئيدي وسايل لازم: يك قطعه فولاد پركربن ـ دستگاه پوليش ـ سمباده در انواع مختلف ـ سوهان ـ گيره ـ محلول اچ ـ ميكروسكوپ مقدمه: اين فولادها بين 9/0 تا 4/1 % كربن دارند كه خود اين فولادها نيز به 5 دسته تقسيم بندي مي‌شوند. 1 ـ فولادهايي كه بين 9/0 تا 1/0%كربن دارند. 2 ـ فولادهايي كه بين 1/0 تا 1/1% كربن دارند. 3 ـ فولادهايي كه بين 1/1 تا 2/1 % كربن دارند. 4 ـ فولادهايي كه بين 2/1 تا 3/1 درصد كربن دارند. 5 ـ فولادهايي كه بين 3/1 تا 4/1% كربن دارند.   در اين فولادها هر چه ميزان كربن بيشتر باشد، سختي  وشكنندگي بيشتر مي‌شود. شرح آزمايش: ابتدا نمونه را كه يك نمونه از تيغ اره هستند آماده مي‌كنيم. 1- تيغ اره نواري سطح اين تيغ اره كاملاً پرليتي است و سمنتيت بصورت گرايي در مرز دانه‌ها نشسته است. در اين تيغ اره فريت ديده نمي‌شود و از عدم وجود فريت و وجود فريت و سمنتيت مي‌توان به سختي و استحكام بالاي اين نوع از تيغ اره پي برد. 2 ـ تيغ اره برزيلي بر روي سطح اين تيغ اره بدليل عمليات حرارتي كه روي آن انجام شده فريت در مرز دانه‌ها نشسته البته فريت در روي سطح اين تيغ اره به مقدار زيادي نيست، اما همين مقدار فريت مي‌تواند باعث كاهش استحكام اين نوع تيغ اره كمك كند. 3 ـ تيغ اره ايراني بر روي سطح اين تيغ اره فريت بصورت لكه ايي در زمينه پرليت ديده مي‌شود البته مقدار فريت در اين نوع تيغ اره بيشتر از نوع بر زمين مي‌باشد و اين دليل بر نرمي‌و استحكام پايين اين نوع از تيغ اره مي‌باشد. اين آزمايش نيز مانند آزمايش قبلي مي‌باشد بغير از سوهان كاري چون يك تيغ اره نازك نيازي به سوهان كاري و گونيا كردن ندارد. پس اولين مرحله براي تيغ اره سمباده كاري است. از مرحله سمباده شروع مي‌كنيم تا سطح تيغ اره را سفيد كنيم بعد از سمباده زدن هاي نرم و خشن را درداخل خمير بازي فرو مي‌بريم تا براي مرحله بعد دستگاه پوليش و پوليش كاري آماده شود. بعد از اينكه آن در دستگاه پوليش قرار داديم و سطح آن كاملاً صاف و بدون هيچگونه خنثي بودن را در محلول اچ قرار دهيم و بعد از چند ثانيه قطعه را زير آب برده و كاملاً مي‌شوريم. كه زمينه هاي بدست آمده قعطه در صفحه قبل نشان داده شده است و تصوير متالوگرافي اين قطعه هم نشان داده شده است.   بحث و نتيجه گيري: با افزايش كربن روند سختي و مقاومت به سايش آلياژ نيز افزاده پيدا كرده و تأثير آن در زمينه فولادها به گونه‌ايي مي‌باشد كه هر چه ميزان كربن بيشتر شود لايه هاي بيشتر شده تا زماني كه تمام زمينه را فراگيرد و نيز با افزايش كربن ميزان سمنتيت بيشتر شده و همان خواهان سفيدرنگ كه در فولاد 2/1% مي‌باشد. همانطوري كه از فولاد 3/1% كربن مشاهده شده است.   بسم الله الرحمن الرحيم   عنوان آزمايش: بررسي زيرساختار چدنها، آلومينيوم فولاد   اساتيد راهنما: مهندس اميني   تنظيم كنندگان: مجيد بهرامي‌ حسين كوشكي         پائيز 84 فهرست مطالب مقدمه: 1 اهميت متالوگرافي 1 متالوگرافي آلومينيوم 2 بحث و نتيجه‌گيري : 3 چدن ها: Castiron 4 شماره آزمايش : 2 5 مقدمه: 5 روش آزمايش: 5 بحث و بررسي در مورد چدن‌هاي خاكستري 6 آزمايش شماره 3 8 عنوان آزمايش: 8 بررسي زيرساختار چدن خاكستري پركربن هيپريوتكتيك 8 تئوري آزمايش: 8 تجزيه و تحليل: 9 آزمايش شماره 4 9 موضوع آزمايش: بررسي بر ساختار چدنها 9 هدف: 9 شرح آزمايش: 10 بحث و نتيجه‌گيري 11 ب ـ آماده سازي نمونه چدن را داكتيل و گرافيت كروي 12 آزمايش شماره 5 13 عنوان آزمايش: 13 بررسي زيرساختار چدن داكتيل 13 ابزار و مواد آزمايش: 13 مقدمه: 13 تئوري آزمايش 14 نتيجه: 15 شماره آزمايش : 6 16 عنوان آزمايش: بررسي ريزساختار چدن ماليابي 16 مقدمه 16 تئوري آزمايش 17 برررسي ساختار چدن سفيد 18 مقدمه 18 چدن سفيد 19 تئوري آزمايش: 19 روش آزمايش 19 نتيجه گيري 20 فولادها 21 مقدمه: 21 مقدمه 21 موضوع: بررسي ساختار ميكروسكوپي فولادهاي ساده كربني 22 مقدمه: فولادها Stcell 22 فولادهاي هيپوريوتكتوئيدي 22 نام گزارش: بررسي زمينه و ساختار فولادهاي ساختماني 23 تئوري آزمايش 23 بحث و نتيجه گيري 24 نام گزارش: تحقيق و بررسي زمينهاي فولادهاي ابزار 25 بحث و نتيجه گيري 26 1- تيغ اره نواري 28 2 ـ تيغ اره برزيلي 28 3 ـ تيغ اره ايراني 28 بحث و نتيجه گيري: 29

تاريخ : پنجشنبه هجدهم خرداد 1391 | 16:1 | نویسنده : مصطفی حسن نژاد |