چدن سفید

ترکیب شیمیایی مناسب (C و Si پایین) و سرعت سرد کردن زیاد موجب باقیماندن کربن در ترکیب با آهن به صورت سمانتیت (Fe3C) و تشکیل چدن سفید مي‌شود. این نوع چدن دارای سختی بالا مي‌باشد. استحکام فشاری زیاد و مقاومت سایشی عالی از ویژگیهای چدن سفید است. خواص نهایی بستگی به میزان فاز سمانتیت زمینه دارد. چدن تبرید شده «Chilled Iron» نیز زیر مجموعه‌اي از چدن سفید است. این امکان وجود دارد که بخشهایی از سطح قطعه به دلیل سرعت سرد کردن زیاد هنگام انجماد به صورت چدن سفید ظاهر گردد. در این صورت ترکیب شیمیایی چدن مشابه ترکیب شیمیایی چدن خاکستری (که در ادامه در مورد آن بحث می­شود) است. ساختار مغز چدن مشابه چدن خاکستری و ساختار سطح آن مشابه چدن سفید است. عمق منطقه تبرید شده به میزان کربن و سیلسیم بستگی دارد. عمق منطقه تبرید شده به میزان سرد شدن قالب نیز بستگی دارد. اگر هدف تولید چدن خاکستری باشد ایجاد چدن تبرید شده در سطح نامطلوب است چون امکان ماشینکاری قطعه پایین مي‌آید ولی گاهی اوقات مثل قطعات چرخ تولید چنین ساختاری هدف است.

اگر میزان سرعت سرد کردن و ترکیب شیمیایی مناسب نباشد و مقداری کربن بصورت آزاد یا گرافیت ظاهر شود، چدن به صورت خالدار ظاهر مي‌شود. سطح شکست این گونه چدن خالدار است. معمولاً در سرعت سرد کردن متوسط و ترکیب شیمیایی بین چدن خاکستری و چدن سفید چنین چدنی بوجود مي‌آید.

 

چدن مالیبل

چدن مالیبل یا چکش خوار «Malleable iron» یکی از انواع چدنهاست که توسط شکل مخصوص و توزیع ویژه گرافیت مشخص مي‌شود. کربن در این چدن بصورت آزاد یا گرافیت وجود دارد و تجمعهایی از گرافیت بصورت کلوخه (تکه های کروی- نامنظم) شکل گرفته است. برای ساخت چدن مالیبل دو مرحله وجود دارد:

- ترکیب شیمیایی مناسب انتخاب شود.

- ابتدا چدن سفید تولید مي‌شود (کربن بصورت  است)

- به کمک یک سیکل عملیات حرارتی طولانی  تجزیه و کلوخه های کربن در نقاط مختلف تجمع پیدا مي‌کنند. به این کربن که در نتیجۀ تجزیه بوجود مي‌آید کربن برگشت داده شده «Tempered carbon» می­گویند. شرط اولیه تولید چدن نشکن در ابتدا ساخت و تولید چدن سفید است. بنابراین لازم است سرعت سرد کردن سریع باشد. لذا قطعه نباید زیاد ضخیم باشد.

خواص چدن مالیبل تابعی از ساختار زمینه است. این ریز ساختار می­تواند فریتی و یا فریتی- پرلیتی باشد. این چدن در تولید قطعاتی چون میل بادامک اتومبیل، پوسته های محفظه ها، بست داربست‌ها و... بکار مي‌رود.

 

چدن خاکستری

سطح شکست این نوع چدن خاکستری است. کربن بصورت آزاد یا گرافیت وجود دارد و گرافیت‌ها بصورت ورقه‌اي و در سه بعد رشد کرده اند. شرایط تشکیل این نوع چدن عبارت است از:

- سرعت سرد کردن مناسب (آرام)

- ترکیب شیمیایی مناسب (C و Si بالا)

وجود کربن و سیلسیم بالا موجب تولید گرافیت‌ها ورقه‌اي شده که خواص مکانیکی مطلوبی به قطعه نظیر قابلیت روغنکاری خوب، قابلیت ماشینکاری خوب، قابلیت جذب ارتعاش و صدا و ... می­دهد.

خواص چدن برحسب مقدار، شکل، توزیع، اندازۀ گرافیت متفاوت است و به نوع ساختار و زمینه هم بستگی دارد. گرافیت های چدن خاکستری مي‌تواند در پنج شکل A، B، C، D و E ظاهر شود که برحسب استانداردهای ASTM است. چدنهای خاکستری با ترکیب یوتکتیک خواص مناسب سیالیت را در ریخته­گری ارائه می­دهند.

 

چدن نشکن «Ductile iron»

 این چدن تا حدی مي‌تواند نیروی خمشی و پیچشی را تحمل کرده و تا حدی ازخود خاصیت انعطاف پذیری نشان دهد. نامهای دیگر این چدن عبارتند از: چدن داکتیل، چدن با گرافیت کروی. در این نوع چدن کربن بصورت آزاد یا گرافیت وجود دارد که شکل گرافیتها کروی است. مقطع میکروسکوپی این نوع چدن کره هایی را در زمینه های فریتی، فریتی- پرلیتی و پرلیتی نشان مي‌دهد. وجود 0.05% منیزیم در مذاب سبب تشکیل کره های گرافیتی مي‌شود. از نظر ترکیب شیمیایی در محدودۀ وسیعی با چدن خاکستری مشترک است و تنها شکل گرافیت این دو فرق مي‌کند. لذا دارای خواص مکانیکی متفاوتی هستند. این چدن حدوداً 8-10% انعطاف پذیری از خود نشان مي‌دهند. برای دسته بندی این چدن بصورت زیر سه عدد ذکر مي‌شود:

                    عدد سوم                    عدد دوم                           عدد اول              

               درصد ازدیاد طول        تنش تسلیم        حداکثر استحکام کششی

مثال: 18-40-60                                                        

یعنی چدنی با استحکام کششی 60 کیلو پوند بر اینچ مربع (Ksi)، استحکام تسلیم 40 پوند بر اینچ مربع و ازدیاد طول در کشش برابر %18.

 

چدن با گرافیت فشرده «Compacted Graphict castion»

به این چدن، چدن با گرافیت کرمی «vormicular G.Cast iron» و یا چدن شبه ورقه‌اي و چدن نیمه کروی نیز مي‌گویند. کربن بصورت گرافیت با ورقه‌های ضخیم یافت مي‌شود. در زیر میکروسکوپ سطح مقطع ورقه‌ها بجای خطوطی نازک، خطوطی ضخیم دیده مي‌شود. روش تولید این نوع چدن همانند روش تولید چدن نشکن است ولی مقدار منیزیم مورد استفاده کمتر از 0.05% می­باشد. خواص مکانیکی آن مابین چدن خاکستری و چدن داکتیل است.

 

چدن های پرآلیاژ «High Alloy cast iron»

در تهیه این نوع چدنها معمولاً خواص ویژه مورد نظر است. هر یک از انواع چدنهای قبل(خاکستری، سفیدو ...) را می­توان با اضافه نمودن عناصر آلیاژی متناسب با خواص مورد انتظار، به چدنی با خواص مورد نظر تبدیل کرد. مثلاً چدن سفید پرآلیاژ، چدن نشکن پرآلیاژ و... بدلیل اهمیت عناصر آلیاژی، دسته بندی این نوع چدنها برحسب ترکیب شیمیایی متداول است. مثل چدن سفید کروم دار یا چدن خاکستری کروم- مولیبدن دار که به منظور افزایش مقاومت سایشی استفاده می­شود. در مورد چدنها عناصر کروم، نیکل، مس، مولیبدن، وانادیم از اهمیت ویژه‌اي برخوردار مي‌باشند.