0
02126246958

چدن های نسوز

نویسنده: فاطمه حاجی محمدی

 

چدن نسوز چیست؟

 

به دسته ای از چدن ها گفته می شود که قابلیت استفاده تا دمای ۱۱۰۰ در جه سانتی گراد را داشته باشند.

مهم ترین عناصر موجود در این چدن ها مولیبدن، کروم ونیکل است.

یکی از مهم ترین دسته آن ها چدن های فریتی هستندکه بدلیل محتوای بالای عنصر سیلیسیم مقاومت به حرارت و مقاومت به خوردگی عالی دارند .

چدن ها در دماهای بالاتر از  ۴۰۰ درجه سانتیگراد دچار باد کردن و ترک خوردن می شوند. علت این امر، تجزیه شدن سمنتیت به آهن و گرافیت، در اثر حرارت است که منجر به رشد و باد کردگی قطعات خواهدشد. میزان باد کردگی و رشد چدن ها در درجه حرارتی بالای  ۴۰۰ درجه سانتیگرادزیاد بوده و گاهاً تا ۱۰% نیز می رسد.

برای جلوگیری از این مشکل، عناصری مانند مولیبدن، مس، کرم و فسفر را به چدن ها اضافه می کنند. به عبارت دیگر با افزدون این عناصر آلیاژی استحکام و خواص مکانیکی قطعه در دما های کاری بالا حفظ شده و از پدیده اکسیداسیون و باد کردن چدن جلوگیری می­کنند. مهم ترین و ارزان ترین عنصر آلیاژی قابل افزودن به این گروه چدن های آلیاژی، کروم است بطوریکه چدن های حاوی ۲۰% کرم، می توانند تا دمای حدود ۰C 1000 عملکرد خوبی داشته باشند و با افزایش میزان کرم تا ۳۵%،  دمای کاری قطعه می تواند تا ۰C 1150بدون اکسیداسیون افزایش یابد.

 

انواع چدن های نسوز:

 

 

چدن های آستنیتی:

 

چدن آستنیتی یا نیکل دار که به آن ها چدن های نای رزیست گفته می شود حاوی مقادیر بالایی نیکل است که این امر باعث شده تا در کاربردهای مقاوم به خوردگی و مقاوم به حرارت مورد استفاده قرار گیرند.

چدن های نای رزیست به دو گروه چدن های خاکستری و چدن های داکتیل تقسیم می شوند

اگر گرافیت ان ها به شکل ورقه ای باشد در گروه چدن خاکستری و اگر گرافیت ان به شکل کروی باشد در گروه چدن داکتیل قرار می گیرند.

 

چدن های خاکستری نای رزیست در دمای بالا:

 

-برای مطالعه بیشتر درباره چدن های خاکستری اینجا کلیک کنید

 

چدن های خاکستری نیکل دار قدیمی ترین گروه چدن های پر آلياژ برای کار در دمای زیاد محسوب می شوند. از این چدن های آستنیتی می توان در گستره دمایی ۴۰۰ تا ۸۲۰در جه سلسيوس (۷۵۰ تا ۱۵۰۰ درجه فارنهایت)  استفاده کرد.

 به سبب چسبنده بودن لایه اکسید تشکیل شده بر روی قطعات چدن نای رزیست در دمای زیاد، این چدن ها برای کاربردهایی از قبیل راهنمای سوپاب موتور اتومبیل ها و چند راهه های دود، محفظه توربین گازی، و غلتک های خم کاری شیشه تخت مناسب اند.

 غلتک های درون کوره ها که از چدن نای رزیست ساخته می شوند به خوبی در دماهایی نزديك به ۷۰۰ درجه سلسیوس(۱۳۰۰ درجه فارنهایت)کار می کنند، زیرا در برابر اکسایش تااین  دما مقاوم اند. چدن های خاکستری نای رزیست در مجاورت بخار تر نیزمقاوم هستند.

چدن های نای رزیست پر کروم تر (دارای ۳ تا ۶ درصد کروم) در برابر رشد و اکسایش در مجاورت بخار ودر دماهای تا ۶۰۰ درجه سلسیوس (۱۱۰۰ درجه فارنهایت)مقاوم اند.

ضریب انبساط خطی چدن های نای رزیست، به سبب داشتن زمینه آستنیتی، از ضریب انبساط خطی چدن های پر لیتی یا فریتی غیر آلیاژی یا کم آلیاژ بیشتر است؛ البته چدن نوع ۵ از این قاعده مستثنی است.

 

 ضریب انبساط چدن نای رزیست نوع ۱ به ضریب انبساط آلياژ آلومینیم مورد استفاده در ساخت پیستون موتورهای هواپیما و موتورهای درونسوز اتو بوس ها و کامیون ها، بسیار نزديك است. از چدن نای رزیست نوع ۱ برای ساختن مغزی های شیار فوقانی این پیستون ها استفاده می شود؛ این مغزی ها که سخت تر، و در برابر فرسایش مقاوم ترند، در برابر مالش و کوبش مداوم رینگ پیستون ها در دماهای زیاد، از آلیاژهای آلومینیمی بسیار پایدار ترند، عمر پیستون ها را بسیار افزایش می دهند و عملکرد موتور را بهبود می بخشند. محفظه های توربین گازی و توربو شارژرهای ساخته شده از چدن نایر زیست نوع ۴(۲۹ تا ۳۲ درصد نیکل با ۵ تا ۶ درصد سیلیسیم ) به خوبی کار می کنند.

 

چدن های داکتیل نای رزیست در دما های بالا:

 

برای کار بردهای دما بالا که مستلزم استحکام بیشتر اند، باید از چدن های داکتیل نای رزیست استفاده کرد. انواع کرم دار ۲- ۰-۵B ،D-4 ،D-3 ،D-2B ،D ، و نوع پر سیلیسیم D-5S، در برابر اکسایش به خوبی مقاومت می کنند و در دماهای تا ۸۰۰ درجه سلسیوس (۱۴۷۵ در جه فارنهایت)خواص مکانیکی سودمندی دارند. اگر دمای کار بالاتر از ۷۰۰ در جه سلسیوس (۱۳۰۰ درجه فارنهایت) باشد، غالبأ چدن های D-4 ،D-3 ،D-2B و D-5S را انتخاب می کنند.

 

مقاومت بسیار خوب و مؤثر چدن نوع ۴-D، حاوی ۳۰ درصد نیکل و ۵ درصد کروم، و نوع D-5S حاوی ۳۶ در صد نیکل و ۵۵ درصد سیلیسیم، در برابر اکسایش، این چدن ها را برای کار در دماهای تا ۸۰۰ درجه سلسیوس (۱۴۷۵ در جه فارنهایت) مناسب جلوه می دهد. چدن نوع D-5S به گونه ای استثنا یی تا دمای ۱۰۰۰ در جه سلسیوس (۱۸۳۰ درجه فارنهایت) در برابر اکسایش مقاوم است؛ گزارش داده شده است که نمونه ای از چدن D-5S، پس از آنکه ۷۶ بار بین دمای محیط و ۸۷۰ در جه سلسيوس ( ۱۶۰۰درجه فارنهایت) گرم و سرد شد، تنها ۰٫۰۰۲۲ گرم بر سانتیمتر مربع از وزن خود را از دست داد. اگر چه چدن های داکتیل فریتی با ۵ تا ۶ درصد سیلیسیم شکننده اند، اما چدن های داکتیل آستنیتی پر نیکل، حاوی ۵تا ۶ درصد سیلیسیم، در دمای محیط ، طويل شدگی خوبی دارند. 

و چدن های داکتیل نای رزیست در کار بردهایی همچون چندراهه ها و راهنما های سوپاب موتورهای سنگین کار و قطعات کوره های عملیات گرمایی با موفقیت کار کرده اند. از چدن نوع ۲-D برای تولید تجارتی بدنه توربوشارژرهای موتورهای درونسوز، و از چدن نوع D-5S برای توربوشارژرهایی که به دمای بیشتر از ۸۰۰ درجه سلسیوس (۱۵۰۰در جه فارنهایت)می رسند، استفاده می شود. 

هنگامی که آهنگ خزش کم، همراه با تحمل تنش بیشتر در دماهای بالاتر از ۴۲۵درجه سلسیوس (۸۰۰در جه فارنهایت)مورد نیاز باشد، چدن های داکتیل نای رزیست استاندارد را با يك درصد مولیبدن آلیاژ می کنند. چدن های آستنیتی در گستره دمایی سودمند خود، از لحاظ متالورژیکی پایدارند، زیرا هیچ نوع تبدیل فازی، نا پیوستگی یا تغییری در انبساط گرمایی آن ها در گرمایش، و انقباض در سرمایش وجود ندارد. بنا براین چنین چدن هایی گرایش بسیار کمی به تابیدگی، واپیچش، ترك خوردن، یا رشد در حین چرخه گرمایی دارند. 

 

– برای مطالعه بیشتر درباره چدن های نای رزیست اینجا کلیک کنید.

 

چدن های فریتی:

 

چدن های فریتی به دو گروه چدن فریتی مقاوم به حرارت ( حاوی ۴ تا ۶ درصد سیلیسیم ) و چدن فریتی مقاوم به خوردگی ( ۱۴ الی ۱۶ درصد سیلیسیم ) تقسیم می‌شوند

چدن های فریتی مقاوم به حرارت حاوی ۵ درصد سیلسیم هستند

چدن های فریتی مقاوم به حرارت ، در دماهای بالا مقاوم هستند و آلیاژی ارزان است . چدن های مقاوم به حرارت ، چه چدن های خاکستری و چه چدن های گرافیت کروی یا نشکن ، مقاومت به اکسیداسیون خوب و ساختارهای زمینه فریتی پایداری را ایجاد می‌کنند . چدن های پر سیلیسیم که در گروه چدن مقاوم به حرارت قرار می‌گیرند ، تا دمای حداکثر ۸۱۵ درجه سانتی گراد هیچ تغییر فازی ندارند

چدن های خاکستری و نشکن پر سیلیسیم عمدتا ساختار فریتی دارند ؛ اما وجود عناصر تثبیت کننده کاربید ، منجر به تشکیل مقدار مشخصی پرلیت و اغلب کاربیدهای بین دانه ای ( Intercellular carbides ) می‌شود . این آلیاژها ، که گروهی از چدن های فریتی هستند ، ذاتا شکننده‌تر از گریدهای استاندارد چدن هستند و معمولا بدلیل هدایت حرارتی پایین و استحکام بالاتر در دمای بالا ، دارای تنش داخلی بالاتری هستند . این عوامل باید در هنگام انتخاب نوع عملیات حرارتی ، مورد توجه قرار گیرند.

 

ارسال دیدگاه