1403 / 11 / 15
چدن مالیبل یا چکش خوار
چدن چکشخوار یا مالیبل از یک کاربید متابولیسم در یک ماتریس پرلیتی ساخته میشود. چدن ریختهگری از نوع چدنهای کم آلیاژی یا هیپو یوتکتیکی است. عملیات آنیلینگ این فلز برای تشکیل گرافیتهای کروی فشرده و حاصلشدن ویژگیهای مکانیکی مانند استحکام، چکشخواری و... روی آن انجام میگیرد. آهن چکشخوار یا مالیبل انواع متفاوتی دارد که در ریختهگری آن را با نامهای چدن مغز سفید، پرلیتی و مغز سیاه میشناسند. با ما همراه باشید تا در خصوص این فلز باارزش بیشتر صحبت کنیم.
شیوه تولید چدن چکش خوار
برای تهیه چدن مالیبل ابتدا فرایند را از چدن سفید آغاز میکنند. چدن سفید به شکل کاربیدی تولید میگردد و حالتی شکننده و سخت دارد. بهمنظور تهیه چدن مالیبل باید چدن سفید را تحت حرارت آنیلینگ قرار دهند. عملیات حرارتی که روی چدن سفید انجام میگیرد، اهمیت زیادی دارد و باید به شیوه دقیقی انجام شود. خواص فیزیکی و شیمیایی نهایی چدن چکشخوار به اجرای صحیح این پروسه بستگی دارد. عملیات حرارتی چدن شامل دو مرحله میشود که در مرحله اول آن، چدن سفید را با دمای 940 درجه سانتیگراد حرارت میدهند و آن را بین 3 ساعت تا 20 ساعت در چنین دمایی نگه میدارند.
در مدتزمان حرارت دادن چدن، کاربید آهن رفتهرفته در چدن سفید تجزیه میگردد و به شکل آستنیت و گرافیت درمیآید. در گام دوم از فرایند حرارتدهی به چدن، تغییرات در ریزساختارهای فلز ایجاد میشود. آستنیتهای تشکیل شده در این فرایند با توجه به نوع عملیات حرارتی که روی آنان انجام میگیرد، میتوانند به مارتنزیت، فریت و پرلیت تبدیل گردند. تغییرات دمایی این مرحله نسبت به مرحله اول، پایینتر است و به نوع چدن بستگی دارد.
انواع مختلف چدن مالیبل
چدنهای چکشخوار خود به سه مدل مختلف تقسیم میشوند که هر یک از آنان بهصورت زیر هستند:
1. چدن مغز سیاه
اگر فرایند حرارتدهی در اتمسفر خنثی رخ دهد، چدن حاصل شده با گرافیتهای شبه کروی در زمینه فریتی به وجود میآید. سطح مقطع شکست این مدل چدن، به رنگ مشکی است و به همین دلیل نام آن را چدن مغز سیاه گذاشتهاند. چدن مغز سیاه ممکن است ساختار پرلیتی یا فریتی داشته باشد. چدن فریتی نسبت به مدل پرلیتی انعطافپذیری بیشتری دارد و نرمتر است، اما پرلیتی ساختار شکنندهای دارد.
2. چدن چکشخوار با زمینه پرلیتی
این چدنها از گرافیتهای برفکی با زمینه پرلیتی ساخته شدهاند و به همین دلیل نسبت به نمونههای فریتی انعطافپذیری کمتر و مقاومت بیشتری دارند. در سالهای گذشته، چدن مالیبل که زمینه پرلیتی دارد را از آنیل کردن چدنهای مغز سیاه با منگنز تولید میکردند. امروزه با بهروزشدن تجهیزات صنعتی، از روش خنکسازی سریع چدن و ترکیب با مدل مغز سیاه طی عملیات تمپر، چدنهای زمینه پرلیتی را تولید میکنند.
3. چدن مغز سفید
چنانچه فرایند حرارتدهی چدن سفید در اتمسفر اکسیدکننده رخ دهد، کربنهای سطحی میسوزد و به شکل گاز خارج میگردد. بعد از این اتفاق، کربنهایی که در لایههای زیرین قرار دارند، به سمت سطح قطعه میآیند و چدنی به وجود میآورند که سطح مقطع شکست آن سفیدرنگ است. ریزساختارهای تشکیلدهنده چدن مغز سفید، به شکل بخشهای کوچکی از پرلیت و کربن داخل زمینه فریتی به وجود میآید.
کاربردهای چدن چکش خوار در صنعت
چدنهای چکش خوار ویژگیهای مکانیکی متنوعی دارند و به همین دلیل در بخشهای مختلفی استفاده میشوند. چند مورد از کاربردهای اصلی چدن مالیبل عبارت است از:
• در صنعت خودروسازی برای سیستمهای تعلیق، اتصالات و محور چدن مالیبل را به کار میبرند.
• برای تولید قطعات ریلی مانند اتصالات مختلف و چرخها، از انواع چدن چکشخوار استفاده میشود.
• در سیستمهای لولهکشی، چدن را در فرایند ساخت لولههای مقاوم به فشار به کار میبرند.
• سیستمهای پمپاژ و انتقال در صنعت نفت و گاز بهوسیله فلز چدن بهرهبرداری میگردد.
• بوشها، قطعههای انتقال نیرو و شافتها را در تولید ماشینآلات صنعتی از چدن میسازند.
عنصرهای تشکیلدهنده چدن مالیبل
چدن عناصر گوناگونی در ساختار خود دارد. این عنصرها شامل، بور، بیسموت، تلوریم، نیکل، مس، میشوند. به دلیل پایدارکردن کاربیدها با عملیات گرافیت زایی، از عنصر وانادیوم، کروم و قلع در چدن استفاده نمیکنند. باریم، تیتانیوم و کلسیم نیز به دلیل گرافیت زایی و همچنین تشکیل چدن پایدار چندان به کار نمیروند. اضافهکردن مس و مولیبدن به چدن سبب میشود، مقاومت آن در مقابل خوردگی بیشتر شود و در فرایند بازپخت دچار تردی نگردد. عنصر مولیبدن نیز تمایل به پایدارکردن کاربید دارد و زمان عملیات آنیلینگ را افزایش میدهد.
ویژگیهای مکانیکی فلز چدن
چدن چکش خوار گرافیتهای آزاد کروی دارد و به همین دلیل در مقایسه با چدن خاکستری دارای ویژگیهای مکانیکی بهتری است. ویژگیهای کلیدی این چدنها شامل، چکشخواری مناسب، مقاومت در برابر ضربه و انعطافپذیری بالا می شود. از دیگر ویژگیهای این فلز میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• قابلیت ماشینکاری: قابلیت ماشینکاری از ویژگیهای اصلی این چدن بهحساب میآید و این بدان معناست که این فلز را میتوان خیلی راحت برش داد.
• سختی مناسب: فلز چدن علاوه بر سختی مناسبی که دارد از انعطافپذیری بالایی برخوردار است که همین امر عمر قطعههای چدنی را در برابر سایش بیشتر میکند.
• استحکام کششی: چدن مالیبل استحکام کششی بالایی دارد و این دوام نشان میدهد که قطعات چدنی قادر به تحمل بار زیادی هستند.
• انعطافپذیری: انعطافپذیری این فلزها به دلیل ساختار گرافیتی و کروی خاصی که دارند، بالاست. این ویژگی سبب میشود که در بارگذاریهای مکانیکی فلز ترک نخورد.
• مقاوم در برابر خستگی: توزیع یکنواخت گرافیت و ساختار ریزدانهها سبب میشود که چدن چکشخوار در برابر خستگی و بارهای متناوب مقاومت بالایی داشته باشد.
• استحکام در برابر ضربه: چدنهای مالیبل یا چکشخوار از مقاومت و استحکام زیادی در برابر ضربه برخوردار هستند.
مقایسه چدن چکش خوار با چدن ریخته گری
چدنهای ریختهگری و چکشخوار هر کدام ویژگیهای متفاوتی دارند. چدنهای چکشخوار طی عملیات نورد و چکشکاری به فرم و شکل موردنظر درمیآیند. اجرای این مراحل، استحکام چدن را در برابر ضربه و فشار نیز افزایش میدهد. متریال تشکیلدهنده چدن مالیبل از استحکام کششی بالایی برخوردار است و همچنین قابلیت حرارتدهی مجدد را نیز دارد. به همین خاطر تعمیر یا اصلاح آن ساده است. از ویژگیهای شیمیایی این فلز میتوان به جلوگیری از خوردگی بیش از اندازه اشاره نمود. این محصولات در خارج منزل، پتینهای را به وجود میآورند که احتیاجی به رنگآمیزی ندارد.
چدنهای ریختهگری به دو شکل خاکستری و چکشخوار عرضه میشوند. چدن نوع دوم نسبت به نوع اول کارآمدتر است. کربن موجود در چدنهای ریختهگری نسبت به نمونههای چکشخوار بیشتر است. چدنهای ریختهگری نیز از ذوب کردن سنگآهن به وجود میآیند، اما فرمدهی آنها به این صورت است که مواد مذاب را درون قالبهای مخصوص میریزند.
آهن بهخوبی میتواند به فرایند ریختهگری برتری بدهد، زیرا با افزودن آن میتوان قطعات پیچیده را با هزینه پایینتری تولید کرد. این قطعات از دوام و استحکام خوبی برخوردار هستند. چدنهای ریختهگری مانند چدنهای چکشخوار در برابر خوردگی مقاوم نیستند. به همین دلیل برای عدم زنگزدگی آنان باید آن ها را با فلزهای دیگر پوشش داد. رنگها روی سطح قطعه میچسبند و اجازه نمیدهند فلز در گذر زمان دچار خوردگی گردد.
جمعبندی
چدن مالیبل بر اساس ساختار خود به سه شکل مختلف در صنعت وجود دارد. این چدن شامل چدن مغز سیاه، چدن مغز سفید و چدن با زمینه پرلیتی میگردد. از ویژگیهای این چدنها میتوان به مقاومت در برابر ضربه، استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر خستگی، انعطافپذیری و... اشاره کرد. عناصر اصلی چدن چکشخوار، بیسموت، مس، بور، نیکل و تلوریم است که هر کدام ویژگی خاصی را به فلز اضافه میکنند.
مقاومت بالای چدن در برابر ضربه باعث شده تا از آن در صنعت نفت و گاز، خودروسازی، خطوط ریلی و... استفاده کنند. اگر قصد تهیه انواع مختلف مقاطع فولادی را دارید، میتوانید از سایت فولاد فیدار خرید نمایید. کارشناسان ما بادقت و حوصله فراوان، ضمن ارائه قیمت تیرآهن هاش، ناودانی، نبشی، ورق و... به تمام سؤالات شما در این خصوص پاسخ میدهند.
