اصطلاح چدن، تولید و استفاده از چدن، خواص چدن. چدن - خواص، طبقه بندی، انواع چدن به چه معناست؟

از نظر ترکیب از فولاد با محتوای کربن بالاتر، در خواص تکنولوژیکی آن - کیفیت ریخته گری بهتر، توانایی کم در تغییر شکل پلاستیک (در شرایط عادی نمی توان آن را جعل کرد) با فولاد متفاوت است. چدن ارزان تر از فولاد است.

چدن ها طبقه بندی می شوندبا توجه به شاخص های زیر:

• وضعیت کربن:

- چدن سفید- تمام کربن در حالت محدود به شکل کاربید است.

- چدن خاکستری- کربن تا حد زیادی یا به طور کامل در حالت آزاد به شکل گرافیت لایه ای یا فیبری (گردابی) است.

- آهن انعطاف پذیر- کربن تا حد زیادی یا به طور کامل در حالت آزاد به شکل گرافیت کروی است.

- آهن چکش خوار- از بازپخت ریخته گری چدن سفید به دست می آید. تمام یا بخش قابل توجهی از کربن در حالت آزاد به شکل گرافیت پولکی (کربن آنیل شده) است.

• ساختار:

- فریتی;

- فریت-پرلیت;

- پرلیت;

• ترکیب شیمیایی:

- بدون آلیاژ;

- آلیاژ- هدف خاص.

بنابراین، چدن (به جز رنگ سفید) از نظر وجود آخال های گرافیت در سازه با فولاد متفاوت است (شکل 1)، و چدن ها در شکل این آخال ها با یکدیگر متفاوت هستند.

برنج. 1. طبقه بندی چدنبا توجه به ساختار پایه فلزی و شکل اجزاء گرافیت: آ -فریت؛ ب -فریت و پرلیت؛ V- پرلیت؛ / - لایه لایه؛ 2- چرخش؛ 3 - پوسته پوسته شدن 4- کروی.

خواص مکانیکی چدن به ساختار و عمدتاً به شکل، کمیت، اندازه و ماهیت توزیع آخال‌های گرافیت بستگی دارد. اجزاء گرافیت خواص فنی و عملیاتی چدن را تعیین می کند. وجود آخال های گرافیت، پردازش قطعات چدنی را با برش به دلیل براده های شکننده تسهیل می کند. گرافیت مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد و خواص ضد اصطکاک خوبی را به چدن از طریق عملکرد "روغکاری" خود می بخشد. چدن نسبت به انواع عیوب سطحی، بریدگی ها، شیارها و غیره حساسیت کمی دارد، زیرا آخال های گرافیت خود متمرکز کننده تنش هستند و افزودن چند عدد دیگر به آن ها تاثیر قابل توجهی بر استحکام کلی ماده ندارد. برخلاف پایه فلزی، گرافیت ارتعاشات الاستیک را به خوبی منتقل نمی کند، بنابراین چدن دارای ظرفیت میرایی بالایی است که به آن اجازه می دهد ارتعاشات و ارتعاشات تشدید را کاهش دهد.

سختی چدن بستگی کمی به شکل اجزای گرافیت دارد و توسط ساختار پایه فلزی تعیین می شود. چدن های فریتی دارای سختی 150 HB و چدن فریت-پرلیت دارای سختی ~200 HB هستند. پرلیت ~ 250 HB.

ناخالصی های موجود در چدن

چدن صنعتی معمولی حاوی همین است ناخالصی ها به عنوان فولاد کربنی، یعنی منگنز، سیلیکون، گوگرد و فسفر، اما در مقادیر بیشتر. این ناخالصی ها به طور قابل توجهی بر شرایط گرافیتی شدن و به تبع آن ساختار و خواص چدن تأثیر می گذارد.

سیلیکونبه ویژه تأثیر قوی بر ساختار چدن دارد و باعث افزایش گرافیت می شود. محتوای سیلیکون در چدن بسیار متفاوت است: از 0.3-0.5 تا 3-5٪. با تغییر محتوای سیلیکون، می توان چدن هایی را به دست آورد که از نظر خواص و ساختار کاملاً متفاوت هستند - از سفید کم سیلیکون تا فریتی با سیلیکون بالا (خاکستری با لایه ای یا با استحکام بالا با گرافیت گره ای).

منگنزبرخلاف سیلیکون، از گرافیت شدن جلوگیری می کند، یا همانطور که می گویند باعث سفید شدن چدن می شود.

گوگردهمچنین به سفید شدن چدن کمک می کند، اما در عین حال خواص ریخته گری آن را بدتر می کند (به ویژه سیالیت را کاهش می دهد). بنابراین، محتوای گوگرد در چدن محدود است: حد بالایی برای ریخته گری های کوچک 0.08٪ است. برای بزرگترها (زمانی که می توان سیالیت کمی بدتر را تحمل کرد) - تا 0.1-0.12٪ S.

فسفرعملاً هیچ تأثیری بر روند گرافیتی شدن ندارد. با این حال، فسفر یک ترکیب مفید در چدن است، زیرا سیالیت را بهبود می بخشد.

چدن سفید

چدن این نام را از نوع شکستگی گرفته که رنگ سفید مات دارد. تمام کربن موجود در این چدن به صورت سمنتیت در حالت چسبیده است. چدن های سفید بسته به محتوای کربن می توانند هیپوئوتکتیک (پرلیت + لدبوریت)، یوتکتیک (لدبوریت) و هایپریوتکتیک (سمنتیت اولیه + لدبوریت) باشند. این چدن ها به دلیل وجود مقدار زیادی سمنتیت در آن ها با سختی بالا (450-550 HB) متمایز می شوند. بنابراین بسیار شکننده هستند و برای ساخت قطعات ماشین آلات استفاده نمی شوند. ریخته گری چدن سفید برای تولید بعدی چدن چکش خوار با استفاده از آنیل گرافیتی استفاده می شود. متعاقباً برای ساخت قطعات با استحکام خستگی افزایش یافته استفاده می شود: میل لنگ و میل بادامک، صندلی سوپاپ، چرخ دنده های پمپ روغن، کالیپرهای ترمز دیسکی و غیره.

چدن های سفید شده دارای لایه های سطحی (30-12 میلی متر) با ساختار چدن سفید و هسته ای با ساختار چدن خاکستری هستند. سختی سطح بالای چنین ریخته گری مقاومت آن را در برابر سایش افزایش می دهد. بنابراین، چدن سفید شده برای ساخت رول های آسیاب ورق، چرخ ها، لنت ترمز و بسیاری از قطعات دیگر که در شرایط افزایش سایش کار می کنند، استفاده می شود.

چدن خاکستری

چدن نام خود را از نوع شکستگی که به رنگ خاکستری است گرفته است. چدن خاکستری حاوی گرافیت در ساختار خود است. ساختار چدن از یک پایه فلزی و گرافیت (به صورت صفحات) تشکیل شده است و خواص آن به این دو جزء بستگی دارد.

در مقایسه با کاغذ، گرافیت دارای خواص مکانیکی پایینی است، بنابراین تا حدودی می‌توان فرض کرد که مکان‌هایی که اشغال می‌کند، حفره‌ها و ترک‌ها هستند. با افزایش تعداد حفره ها، خواص مکانیکی چدن به شدت بدتر می شود. تحت تنش های کششی، مراکز شکست به راحتی در انتهای آخال های گرافیت ایجاد می شوند. چدن تحت فشار و خمش بسیار بهتر عمل می کند.

چدن های خاکستری آلیاژهایی با ترکیب پیچیده حاوی آهن، کربن، سیلیکون، منگنز و ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر هستند. دومی تا حدی در فریت حل می شود (~0.3٪) و علاوه بر این، با نقطه ذوب 950 درجه سانتیگراد وارد یوتکتیک سه تایی (Fe-C-P) می شود. این به طور قابل توجهی خواص ریخته گری چدن را بهبود می بخشد.

گوگرد ناخالصی مضری است که خواص مکانیکی و ریخته گری چدن را کاهش داده و تمایل به ایجاد ترک در آنها را افزایش می دهد.

سیلیکون در ترکیب چدن خاکستری (3-1 درصد) به عنوان عنصر شیمیایی اصلی گنجانده شده و باعث افزایش آزادسازی گرافیت در هنگام انجماد و تجزیه سمنتیت آزاد شده می شود.

منگنز (0.2-1.1٪) تأثیر مثبتی بر خواص مکانیکی چدن دارد، اما فرآیند گرافیتی شدن را پیچیده می کند یا باعث سفید شدن آن می شود. بنابراین، می توان گفت که درجه گرافیت به طور مستقیم به مقدار کربن (2.2-3.7٪) و سیلیکون (1-3٪) در چدن بستگی دارد.

در مقادیر کم، کروم، نیکل و مس می توانند از سنگ معدن وارد چدن خاکستری شوند که بر شرایط گرافیتی شدن نیز تأثیر می گذارد. تعداد اجزاء گرافیت و ساختار پایه بر خواص چدن خاکستری تأثیر می گذارد.

بر اساس ساختار پایه فلزی، چدن های خاکستری به سه گروه تقسیم می شوند:

1) پرلیت خاکستری با ساختار پرلیت + گرافیت (مقدار کربن متصل ~ 0.8٪ است).

2) فریت-پرلیت خاکستری با ساختار فریت + پرلیت + گرافیت (مقدار کربن محدود کمتر از 0.8 است).

3) فریت خاکستری با ساختار فریت + گرافیت (تمام کربن به شکل گرافیت).

خواص مکانیکی چدن خاکستری به خواص پایه فلزی و مقدار، شکل و اندازه اجزاء گرافیت (حفره) آن بستگی دارد.

علامت گذاریچدن خاکستری

طبق GOST 1412-85، تعیین چدن شامل ترکیبی از حروف و اعداد، به عنوان مثال SCH15 است. SCH مخفف چدن خاکستری است، اعداد نشان دهنده ارزش استحکام کششی است. این استاندارد درجات زیر را از چدن ارائه می کند: SCh10; SCH15; SC18; SC20; SC21; SC24; SC25; SC30; SC35; SC40; SCH45.

مقادیر شاخص های برخی از چدن های خاکستری در جدول آورده شده است. 1.

میز 1.خواص مکانیکی برخی از چدن های خاکستری

وجود گرافیت به سنگ زنی براده ها در حین برش کمک می کند و خاصیت روان کنندگی دارد که باعث افزایش مقاومت در برابر سایش چدن می شود.

چدن خاکستری فریتی SCh10 و SCh15 برای قطعات با بار کم و متوسط ​​استفاده می شود: روکش ها، فلنج ها، فلایویل ها، کالیپرها، درام های ترمز، دیسک های درایو کلاچ و غیره.

چدن خاکستری فریتی-پرلیت SCh20 و SCh25 برای قطعاتی که تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی افزایش یافته کار می کنند استفاده می شود: بلوک سیلندر موتور، پیستون سیلندر، درام کلاچ، تخت ماشین و غیره.

چدن پرلیت برای ریخته گری قاب ماشین آلات و مکانیزم های قدرتمند استفاده می شود. اغلب از چدن های اصلاح شده خاکستری پرلیت استفاده می شود. چنین چدن هایی با افزودن مواد افزودنی ویژه به چدن مایع قبل از ریخته گری - فروسیلیس (0.3-0.6٪ وزن بار) یا سیلیکون کلسیم (0.3-0.5٪ وزن بار) به دست می آیند. از جمله چدن‌هایی می‌توان به چدن‌های گرید SCh40 و SCh45 اشاره کرد که به دلیل اصلاح شکل آخال‌های گرافیت، خواص مکانیکی بالاتری دارند. این چدن ها برای ساخت محفظه پمپ ها، کمپرسورها و درایوهای هیدرولیک استفاده می شود.

برای قطعاتی که در دماهای بالا کار می کنند، از چدن خاکستری آلیاژی استفاده می شود که علاوه بر آن حاوی کروم، نیکل، مولیبدن و آلومینیوم است.

آهن چکش خوار

چدن چکش خوار را چکش خوار می نامند زیرا می توان آن را تحت عملیات تحت فشار قرار داد، البته چدن آهنگری نمی شود و قطعات چدنی به دلیل این که چدن چکش خوار در مقایسه با چدن خاکستری شکل پذیری بالاتری دارد، فقط از طریق ریخته گری تولید می شود.

چدن چکش خوار با بازپخت گرافیتی ریخته گری های چدن هیپویوتکتیک سفید تولید می شود. چدن چکش خوار نباید حاوی مقدار زیادی منگنز باشد، زیرا در حین بازپخت با فرآیند گرافیتی شدن و همچنین مقدار زیادی کربن و سیلیکون تداخل ایجاد می کند، که به دست آوردن قطعات ریخته گری از چدن سفید را دشوار می کند، زیرا در هنگام تبلور، گرافیت به شکل صفحات شروع به رسوب می کند. بنابراین، ترکیب شیمیایی چدن سفید آنیل شده به چدن انعطاف پذیر دارای محدودیت های محتوایی است: 2.5-3.0% C. 0.7-1.5٪ Si; 0.3-1.0٪ منگنز; کمتر از 0.12% S; کمتر از 0.18٪ R.

ضخامت بخش ریخته گری نباید از 40-50 میلی متر تجاوز کند، زیرا با ضخامت بیشتر، گرافیت لایه ای در هسته تشکیل می شود که چدن را برای آنیل نامناسب می کند.

بازپخت در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول، ریخته گری های چدن سفید به آرامی تا دمای 930-1050 درجه سانتیگراد گرم می شوند و به مدت 15 ساعت در این دما نگهداری می شوند. در این حالت سمنتیت موجود در لدبوریت با دمای بالا تجزیه می شود و گرافیت پولک مانند از کربن آزاد شده تشکیل می شود.

در مرحله دوم، ریخته‌گری‌ها تا دمای 700-760 درجه سانتی‌گراد، مربوط به تبدیل یوتکتوئید، سرد می‌شوند و تا 30 ساعت در این دما نگهداری می‌شوند یا بسیار آهسته سرد می‌شوند. در این حالت سمنتیت موجود در پرلیت تجزیه می شود. پس از پایان مرحله دوم، ساختار چدن از فریت و گرافیت پولکی تشکیل شده است. این نوع چدن را چدن چکش خوار فریتی می نامند.

اگر خنک‌سازی در ناحیه دماهای مربوط به تبدیل یوتکتوئید به اندازه کافی آهسته نبود، یا قرار گرفتن در معرض در مرحله دوم گرافیتی شدن کافی نبود، تجزیه سمنتیت موجود در پرلیت به طور کامل رخ نخواهد داد. در این صورت ساختار چدن از فریت، پرلیت و گرافیت پولکی تشکیل خواهد شد. به این نوع چدن، چدن چکش خوار فریت-پرلیت می گویند.

اگر خنک شدن در محدوده دما تسریع شود، تجزیه سمنتیت موجود در پرلیت رخ نخواهد داد. در این صورت ساختار چدن از پرلیت و گرافیت پولکی تشکیل خواهد شد. این نوع چدن را چدن چکش خوار پرلیتی می نامند.

علامت گذاری.چدن چکش خوار طبق GOST 1215-79 با حروف "KCH" و دو عدد مشخص شده است: اولی نشان دهنده استحکام کششی است. دوم کشیدگی نسبی (در درصد) است.

مقادیر خواص مکانیکی برخی از چدن های چکش خوار در جدول آورده شده است. 2.

جدول 2.خواص مکانیکی برخی از چدن های شکل پذیر

آهن انعطاف پذیر

چدن با استحکام بالا چدن با گرافیت کروی شکل که از طریق فرآیند کریستالیزاسیون ریخته گری به دست می آید، نامیده می شود. این شکل از آخال های گرافیت دارای سطح کوچک تری نسبت به صفحات مانند و پولک مانند با حجم یکسان است و غلظت تنش را کاهش می دهد.

شکل کروی گرافیت با وارد کردن منیزیم یا منیزیم با نیکل یا فروسیلیس در چدن مایع به دست می آید.

تحت تأثیر اصلاح کننده ها، گرافیت در طول تبلور شکل کروی به خود می گیرد. چدن های با گرافیت کروی دارای خواص مکانیکی بالاتری نسبت به سایر چدن ها هستند. چدن های با استحکام بالا از نظر خواص مشابه فولاد کربنی ریخته گری هستند، اما دارای خواص ریخته گری بهتر، برش آسان و مقاومت در برابر سایش بالا هستند. برای افزایش شکل‌پذیری و چقرمگی، ریخته‌گری‌های ساخته شده از چدن با استحکام بالا تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند: بازپخت، نرمال‌سازی، تزریق و تمپر. همزمان با افزایش شکل‌پذیری، عملیات حرارتی باعث کاهش تنش‌های پسماند در قطعات ریخته‌گری می‌شود که عملکرد آنها را افزایش می‌دهد.

علامت گذاری.چدن با استحکام بالا مطابق با GOST 7293-85 به طور مشابه با چدن چکش خوار تعیین می شود: با حروف "HF" و اعداد: اولی مقدار استحکام کششی را نشان می دهد ، دومی - ازدیاد طول نسبی (در٪).

این استاندارد درجات زیر را از چدن ارائه می دهد: VCh35-22. VCh40-15; HF45-10; VC50-7; HF60-3; VC70-2; HF80-2; HF 100-2. ترکیب شیمیایی چدن با مقاومت بالا: 3.2-3.6% C. 1.6-2.9٪ Si; 0.3-0.7٪ منگنز; بیش از 0.02٪ S؛ بیش از 0.1٪ R. چدن های با استحکام بالا بر اساس فریتی (VCh35-22، VCh40-15، VCh45-10) δ از 22 تا 10٪، 140-225 HB دارند. بر اساس پرلیت (VCh50-7، VCh60-3، VCh70-2، VCh80-2، VCh100-2) - δ از 7 تا 2٪، 153-360 HB.

استحکام و شکل پذیری زیاد چدن های با استحکام بالا امکان استفاده از آنها را برای ساخت میل لنگ موتورهای دیزلی خودرو و سایر قطعاتی که در واحدهای اصطکاک تحت بارهای افزایش یافته کار می کنند، می دهد.

چدن های ضد اصطکاک

چدن های ضد اصطکاک، چدن های خاکستری خاص و با مقاومت بالا با خاصیت ضد اصطکاک افزایش یافته اند. این چدن ها بسته به نسبت فریت و پرلیت در پایه و همچنین مقدار و شکل گرافیت، ضریب اصطکاک پایینی دارند. در چدن های پرلیتی، مقاومت در برابر سایش بالا توسط یک پایه فلزی متشکل از پرلیت نازک و یوتکتیک فسفر یکنواخت در حضور رسوبات جدا شده از گرافیت لایه ای تضمین می شود.

ریخته گری ساخته شده از چدن ضد اصطکاک (GOST 1585-85) برای ساخت قطعاتی که در واحدهای اصطکاک یاتاقان کار می کنند استفاده می شود.

علامت گذاری.درجات زیر از چدن ضد اصطکاک وجود دارد: AChS1; ASF2; ASFZ; ASF1; AChV2; ACC1; ABC2. حروف "ACS" نشان دهنده چدن خاکستری ضد اصطکاک است. "AChV" - چدن با مقاومت بالا ضد اصطکاک؛ "AChK" - چدن چکش خوار ضد اصطکاک.

چدن های خاکستری ضد اصطکاک - چدن پرلیتی AChS-1 و AChS-2 و چدن پرلیتی-فریتی AChS-3 - بسته به نسبت فریت و پرلیت در پایه و همچنین مقدار آن، ضریب اصطکاک پایینی دارند. و شکل گرافیت در چدن های پرلیتی، مقاومت در برابر سایش بالا توسط یک پایه فلزی متشکل از پرلیت نازک و یوتکتیک فسفر یکنواخت در حضور رسوبات جدا شده از گرافیت لایه ای تضمین می شود.

چدن خاکستری ضد اصطکاک برای ساخت بلبرینگ های کشویی، بوشینگ ها و سایر قطعاتی که تحت اصطکاک با فلز کار می کنند، اغلب در حضور روان کننده استفاده می شود. قطعاتی که به صورت پشت سر هم با شفت های فولادی سخت شده یا نرمال شده کار می کنند از چدن درجه های AChS-1 و AChS-2 ساخته می شوند و برای کار پشت سر هم با شفت های عملیات حرارتی نشده از چدن AChS-3 استفاده می شود.

چدن های ضد اصطکاک با استحکام بالا (با گرافیت گره ای) با ساختار پرلیت - AChV-1 و فریت-پرلیت (50٪ پرلیت) - AChV-2 تولید می شوند. چدن AChV-1 برای کار در واحدهای اصطکاکی با افزایش سرعت محیطی همراه با شفت سخت شده یا نرمال استفاده می شود.

مزیت اصلی چدن های ضد اصطکاک در مقایسه با برنزهای ضد اصطکاک، قیمت پایین آنها است و عیب اصلی آن، اجرای ضعیف آن است که مستلزم جفت گیری دقیق سطوح مالشی است.

1. ویژگی های چدن های بدون آلیاژ

ویژگی های چدن خاکستری

تولید چدن خاکستری در کوره بلند انجام می شود. ماده اولیه است. تشکیل ساختار آلیاژ خاکستری فقط در شرایط کم خنک کننده انجام می شود. کربن موجود در چدن در شکل خود شبیه گرافیت لایه ای است. به همین دلیل است که شکستگی با رنگ خاکستری مشخص می شود.

ویژگی های علامت گذاری

برای علامت گذاری چدن خاکستری از حروف SCH و اعداد استفاده می شود. آخرین آنها نشان می دهد که ماده در طول دوره کشش چه مقاومت کششی دارد. این ماده با خواص ریخته گری جهانی - انقباض کم و سیالیت بالا مشخص می شود.

کاربرد

این ماده با توانایی بالایی در از بین بردن ارتعاشات ارتعاشی تحت شرایط بار متغیر مشخص می شود. این فلز با ویسکوزیته چرخه ای بالا مشخص می شود. به همین دلیل است که ماشین های نورد و تخت های ماشینی از این ماده ساخته می شوند. فلایویل ها، قرقره ها، محفظه ها، رینگ های پیستون و غیره نیز از آلیاژ خاکستری ساخته می شوند.

ویژگی های چدن داکتیل

چدن با استحکام بالا با وجود اجزاء گرافیت کروی مشخص می شود. تولید این اجزاء با اصلاح چدن خاکستری تضمین می شود. به دلیل شکل کروی گرافیت، ایجاد غلظت تنش شدید رخ نمی دهد. به همین دلیل است که این ماده با سطح بالایی از استحکام در هنگام کشش و خمش مشخص می شود.

چدن با استحکام بالا با وجود نشانه ها و اعداد HF مشخص می شود که نشان دهنده استحکام این ماده است. این فلز با سیالیت بالا و انقباض کم مشخص می شود.

2. ویژگی های چدن های آلیاژی

چدن آلیاژی با وارد کردن اجزای آلیاژی مانند و غیره در ترکیب چدن معمولی به دست می آید. آلیاژسازی خواص ویژه ای به چدن می دهد. چدن های آلیاژی با توجه به ویژگی هایشان می توانند عبارتند از:

مقاوم در برابر سایش؛
مقاوم در برابر گرما؛
ضد اصطکاک؛
مقاوم در برابر گرما.

علامت گذاری چدن آلیاژی مطابق با نوع فولاد انجام می شود: Ch چدن مقاوم در برابر حرارت است، ICH چدن مقاوم در برابر سایش است، ACh چدن ضد اصطکاک است، ZhCh چدن مقاوم در برابر حرارت است. پس از این ممکن است حروفی وجود داشته باشد که عناصر آلیاژی را نشان می دهد. بعد از حروف اعدادی وجود دارد که در مورد محتوای تقریبی عناصر آلیاژی بر حسب درصد صحبت می کنند. در صورت عدم وجود رقم، می توان وجود تقریباً یک درصد عنصر آلیاژی را قضاوت کرد.

ویژگی های چدن مقاوم در برابر سایش

مقاومت در برابر سایش ویژگی یک ماده است که به آن اجازه می دهد در برابر سایش ناشی از اصطکاک مقاومت کند. برای تامین چدن با این خاصیت، کروم، تنگستن و مولیبدن به چدن سفید اضافه می شود.

برای علامت گذاری یک آلیاژ مقاوم در برابر سایش، از حروف ICH و اعداد استفاده می شود که نشان دهنده درصد عناصر آلیاژی در آنها است.

چدن مقاوم در برابر سایش با سطح بالایی از مقاومت در برابر سایش ساینده مشخص می شود که امکان استفاده از آن را برای تولید دیسک های کلاچ، ترمزها، قطعات پمپ هایی که رسانه های ساینده را پمپ می کنند و قطعات دمنده شن و ماسه را می دهد.

ویژگی های چدن های مقاوم در برابر حرارت

مقاومت حرارتی مشخصه ای است که در آن یک ماده قادر به مقاومت در برابر اکسیداسیون در یک محیط گاز در دماهای بالا است.

مقاومت حرارتی با آلیاژ کردن چدن خاکستری یا سفید با استفاده از موادی مانند سیلیکون، کروم و آلومینیوم تضمین می شود. بر روی سطح مواد، فیلم های اکسید محافظ متراکمی وجود دارد که با کمک آنها آلیاژ از اکسیداسیون در دمای بالا محافظت می شود.

علامت گذاری چدن مقاوم در برابر حرارت با استفاده از حروف ZhCH انجام می شود. پس از این اعدادی وجود دارد که عناصر آلیاژی را مشخص می کنند.

با کمک کریستال های مایع قطعاتی ساخته می شوند که در محیط های قلیایی، گازی و هوا کار می کنند و تا 1100 درجه سانتیگراد را تحمل می کنند. در تولید سازه‌های کوره‌هایی مانند کوره‌های حرارتی، بلند و کوره‌های اجاق باز استفاده می‌شود.

ویژگی های چدن مقاوم در برابر حرارت

مقاومت حرارتی توانایی یک فلز برای حفظ خواص خود در دماهای بالا است.
اگر چدن خاکستری یا سفید با استفاده از موادی مانند کروم، نیکل، مولیبدن یا آلیاژ شود، مقاومت حرارتی حاصل می شود. همه مواد مقاوم در برابر حرارت نیز مقاوم در برابر حرارت هستند، اما همه مواد مقاوم در برابر حرارت مقاوم در برابر حرارت نیستند. آلیاژ مقاوم در برابر حرارت با حرف H مشخص شده است.

این ماده به طور گسترده برای تولید کوره های گازی استفاده می شود. برای ساخت قطعاتی که در موتورهای دیزلی تجهیزات کمپرسور نصب می شوند استفاده می شود. همچنین قطعات ساخته شده از این ماده در سونا و حمام نصب می شود. چدن مقاوم در برابر حرارت ماده ای است که دارای گرافیت گره ای است.

ویژگی های چدن های ضد اصطکاک

ضد اصطکاک توانایی یک ماده برای کار در شرایط اصطکاک است. چدن ضد اصطکاک می تواند چدن خاکستری، داکتیل یا داکتیل باشد که با ساختار پرلیتی یا پرلیتی-فریتی (پرلیت) مشخص می شود.< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

این منجر به یک ساختار پرلیت-فریت ریز پراکنده می شود. چدن ضد اصطکاک دارای خواص زیر است: مقاومت در برابر سایش بالا و هزینه نسبتاً پایین. اگر این ماده را با آن مقایسه کنیم، سطح اصطکاک کمتری دارد.

اساس تولید این ماده چدن های خاکستری (ASH)، چکش خوار (AChK) و با مقاومت بالا (ASHV) است. این ماده اغلب به عنوان جایگزینی برای آلیاژهای غیر آهنی استفاده می شود. برای اینکه این ماده به طور موثر و صحیح کار کند، باید روانکاری منظم و با کیفیت بالا ارائه شود. اگر بار ضربه ای بالا مشاهده شود، این امر منجر به کاهش عملکرد چدن ضد اصطکاک می شود.

چدن آلیاژی از آهن و کربن (میزان آن بیش از 14/2 درصد) است که با تشکیلات یوتکتیک مشخص می شود. کربن موجود در چدن به صورت گرافیت و سیمانیت است. بسته به اشکال گرافیت و میزان سمنتیت، چدن به: چدن سفید و خاکستری، چکش خوار و چدن پر مقاومت تقسیم می شود. شیمی. ترکیب چدن حاوی ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، PS، P) است و در موارد نادر عناصر آلیاژی مانند (> Cr، Ni، V، Al و غیره) نیز وجود دارد. چدن معمولا شکننده است. گسترش گسترده چدن در مهندسی مکانیک با وجود ریخته گری های خوب و همچنین استحکام و سختی تسهیل شد. تولید جهانی آهن خام قبل از بحران 2008 بیش از 953 میلیون تن بود (به ویژه، 477 میلیون تن در چین ذوب شد).

ترکیب شیمیایی چدن و ​​انواع آن

انواع سفید و خاکستری چدن با رنگ شکست متمایز می شوند که با ساختار کربن موجود در چدن به عنوان کاربید آهن یا گرافیت آزاد مشخص می شود؛ چدن با مقاومت بالا با گرافیت گره دار، چدن با گرافیت ورمیکولار چکش خوار نامیده می شود. کربن در چدن سفید به صورت سمنتیت و در چدن خاکستری به صورت گرافیت است.

ترکیب چدن سفید

در چدن سفید، تمام کربن موجود در حالت سمنتیت است. ساختار چدن سفید شامل پرلیت، لدبوریت و سمنتیت است. چدن به دلیل سایه روشن آن نام سفید را دریافت کرد.

ترکیب چدن خاکستری و ساختار آن

چدن خاکستری نوعی چدن است که حاوی لدبوریت نیست، اما حاوی تمام کربن (یا بخشی از کربن) به شکل گرافیت است. این نام به دلیل رنگ خاکستری سطح شکستگی است.

همراه با چدن سفید جزو انواع اصلی چدن است. ترکیب چدن خاکستری، علاوه بر آهن و کربن (2.5 ... 4.5٪)، شامل سیلیکون (0.8 ... 4.5٪) و همچنین منگنز (0.1 ... 1.2٪) و فسفر است. (0.02...0.3%) با گوگرد (0.02...0.15%). مقاومت کششی چدن خاکستری 100 ... 350 مگاپاسکال، مقاومت فشاری 450 ... 1400 مگاپاسکال، سختی برینل 143 ... 289 HB است.

ویژگی اصلی چدن خاکستری مقاومت در برابر پارگی کم و مقاومت نسبتاً کم ضربه است. بنابراین، هرچه صفحات گرافیتی کوچکتر باشند و صفحات بیشتر از یکدیگر جدا شوند، خواص مقاومتی چدن با پایه فلزی مشابه بیشتر می شود. این ساختار با اصلاح، فرآیند وارد کردن مقادیر کمی از مواد به یک آلیاژ فلزی مایع به دست می‌آید که به آنها اصلاح‌کننده‌ها (فروسیلیک و سیلیکوکلسیم) می‌گویند.

چدن چکش خوار، فرآیند تولید

چدن چکش خوار از بازپخت طولانی مدت چدن سفید به دست می آید، پس از این فرآیند یک گرافیت پولکی شکل تشکیل می شود. پایه فلزی چدن چکش خوار حاوی: فریت و کمتر مرسوم پرلیت است.

ساختار چدن داکتیل

در ساختار خود، چدن با استحکام بالا دارای گرافیت کروی است که از طریق فرآیند تبلور مواد به دست می آید. گرافیت ندولار به اندازه گرافیت جدولی پایه فلزی را تا حد زیادی ضعیف می کند، بدون اینکه عامل تنش باشد.

مشخصات ساختاری نیمه چدن

بخشی از کربن موجود در نیمه چدن (بیش از 0.8 درصد) به صورت سمنتیت است. اجزای اصلی ساختاری این چدن پرلیت، لدبوریت و گرافیت تخت می باشد.

طبقه بندی چدن ها

بر اساس ترکیب شیمیایی چدن و ​​محتوای کربن، چدن خاکستری به نام هیپویوتکتیک (2.14-4.3٪ کربن)، و یوتکتیک (4.3٪)، هایپریوتکتیک (4.3-6.67٪) نامیده می شود. ترکیب آلیاژ به شدت بر ساختار ماده نهایی تأثیر می گذارد.

در صنعت، انواع مختلف چدن دارای علائم زیر هستند:

• چدن-P1, P2;
• از چدن برای ریخته گری استفاده می شود - PL1، PL2،
• پردازش فسفر نوع چدن-PF1، PF2، PF3،
• پردازش انواع چدن با کیفیت بالا - PVK1، PVK2، PVK3؛
• چدن دارای گرافیت لایه‌ای-SCh (اعداد زیر حروف "> SC" مقدار مقاومت کششی (vkgf / mm) را نشان می‌دهد.

انواع چدن ضد اصطکاک:

• ضد اصطکاک خاکستری-ASH،
• ضد اصطکاک با استحکام بالا نوع AchV،
• نوع چکش خوار ضد اصطکاک-AChK;

چدن دارای گرافیت کروی برای ریخته گری - HF (اعداد زیر حروف "HF" به معنای استحکام کششی vkgf / mm است.

در آغاز قرن شانزدهم، ذوب چدن در امپراتوری روسیه آغاز شد. ذوب آهن خوک با سرعت بسیار بالایی رشد کرد و در دوران سلطنت پیتر 1، روسیه پیشرو در ذوب فلز در اروپا بود. با گذشت زمان، ریخته‌گری‌ها شروع به جدا شدن از کوره‌های بلند کردند، که انگیزه‌ای برای توسعه کارخانه‌های ریخته‌گری آهن مستقل ایجاد کرد. در آغاز قرن نوزدهم کارخانه ها شروع به تولید چدن داکتیل کردند و در پایان قرن بیستم بر تولید چدن آلیاژی مسلط شدند.

مطمئناً بسیاری در زندگی روزمره یا در محل کار با محصولات چدنی مواجه شده اند. این ماده دارای استحکام خوب و خواص ریخته گری عالی است.

چدن فولادی یا به عبارت صحیح تر آلیاژ آهن-کربن متشکل از آهن و کربن است که دارای حجمی از 2.14 درصد تا حداکثر 6.67 درصد است و می تواند به عنوان سیمانیت یا گرافیت در ترکیب قرار گیرد.چدن، طبق تعریف، یک ماده مهندسی است که ارزان و آسان برای تولید است و به عنوان پایه ای برای ذوب فولاد عمل می کند. تولید آن به فرآیندهای شیمیایی پیچیده ای اشاره دارد که در مراحل خاصی از تولید اتفاق می افتد.

ویژگی های اصلی و ترکیب

علاوه بر آهن و کربن، این آلیاژ شامل ناخالصی های اضافی است که بر خواص آن تأثیر می گذارد. ترکیبات متنوع چدن سختی، سیالیت و شکنندگی بالا را برای آن فراهم می کند. این شامل: گوگرد، سیلیکون، منگنز، فسفر است. آلیاژ چدن به دلیل کربن ورودی، سختی بالایی دارد، اما در عین حال، چکش‌خواری و شکل‌پذیری ماده کاهش می‌یابد. برای دادن ویژگی های خاص فلز، افزودنی های خاصی اضافه می شود. از اجزای آلیاژی زیر استفاده می شود: نیکل، وانادیوم، و همچنین کروم و آلومینیوم. فرمول چدن از پایه آهن-کربن با اجزاء اضافی تشکیل شده است. چگالی آن در حدود 7.2 گرم بر سانتی متر مکعب است که برای ترکیبات فلزی مقدار نسبتاً بالایی است.

چدن از چندین جزء تشکیل شده است، به همین دلیل است که خواص تغییرات آن می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. علاوه بر کربن و آهن، این ترکیب شامل حداکثر 2٪ منگنز، 1.2٪ فسفر، 4.3٪ سیلیکون و تا 0.07٪ گوگرد است.سیلیکون مسئول حالت سیالیت است، به طور قابل توجهی کیفیت ریخته گری را بهبود می بخشد و همچنین آن را نرم تر می کند. منگنز برای افزایش قدرت استفاده می شود. افزودن گوگرد باعث کاهش نسوز و کاهش سیالیت آن می شود. علاوه بر این، اثر مضری دارد که در ظاهر ترک در ریخته گری داغ (شکنندگی قرمز) آشکار می شود. وجود فسفر خواص مکانیکی را کاهش می دهد، اما امکان ریخته گری اجسام با اشکال پیچیده را فراهم می کند.

ساختار چدن شبیه یک پایه فلزی با اجزاء گرافیت است. بسته به نوع آن شامل پرلیت، گرافیت پولکی و لدبوریت است. این عناصر ویژگی های آن را تعیین می کنند و در مقادیر مختلف وجود دارند یا کاملاً وجود ندارند.

نقطه ذوب از حداقل +1160 درجه سانتیگراد تا حداکثر +1250 درجه سانتیگراد متغیر است. خواص ضد خوردگی بالایی دارد و به طور فعال با خوردگی خشک (شیمیایی) و مرطوب مقابله می کند. به لطف او، فولاد ضد زنگ متولد شد - آلیاژ فولادی با محتوای بالای جزء کروم.

منطقه برنامه

چدن به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک برای ریخته گری قطعات مختلف استفاده می شود. برای ساخت میل لنگ و بلوک موتور استفاده می شود. علاوه بر این، لنت هایی با کیفیت بالا تولید می شوند که در برابر اصطکاک بسیار مقاوم هستند. آنها در دماهای پایین استفاده می شوند، جایی که چدن منحصراً به دلیل عملکرد بالای آن استفاده می شود. این ویژگی ها در تولید عناصر ماشینی مختلف که از آلیاژ چدن برای کار در آب و هوای سخت استفاده می کنند استفاده می شود. این ماده به دلیل ویژگی های ریخته گری عالی و قیمت پایین به طور گسترده توسط متالورژیست ها استفاده می شود. محصولات ریخته گری دارای مقاومت سایش بالا و استحکام بیشتری هستند.

بسیاری از قطعات لوله کشی نیز از پایه چدنی ساخته می شوند. اینها رادیاتور، رادیاتور گرمایش، لوله، وان حمام، سینک های مختلف با سینک هستند. بسیاری از محصولات هنوز هم استفاده می‌کنند، اگرچه چندین دهه پیش نصب شده‌اند. این اقلام ظاهر اصلی خود را برای چندین سال حفظ می کنند و نیازی به کار مرمت ندارند. علاوه بر این، ظروف چدنی یکی از راحت ترین ظروف در هنگام تهیه بسیاری از ظروف در نظر گرفته می شود.

انواع

آلیاژ چدن با توجه به ویژگی های آن به تبدیل و ریخته گری تقسیم می شود. اولین مورد در ذوب فولاد با استفاده از روش مبدل اکسیژن استفاده می شود. این گونه با کاهش مقدار منگنز و سیلیکون مشخص می شود. از مواد ریخته گری چدن برای تولید قطعات متعددی استفاده می شود. نمونه محصولات ساخته شده از این پایه در عکس های مربوطه قابل مشاهده است.

یک نوع خاص شامل آلیاژهای نیکل کروم (nihards) است. اینها شامل چدن کم کربن و پر کربن است. اولی با افزایش استحکام و دومی با افزایش مقاومت در برابر سایش مشخص می شود. انواع اصلی آلیاژهای سفید و خاکستری هستند. این مواد از نظر محتوای کربن و همچنین خواص متفاوت هستند. علاوه بر این، انواع چکش خوار، آلیاژی و با استحکام بالا به طور فعال استفاده می شود.

خاکستری

چدن های خاکستری شکل پذیری، ویسکوزیته پایینی دارند و در حین فرآوری به راحتی برش داده می شوند. آنها در ساخت قطعات غیر بحرانی و همچنین عناصر در معرض سایش استفاده می شوند. چدن خاکستری حاوی کربن به شکل گرافیت، پرلیت یا فریت-پرلیت است. مقدار آن حدود 2.5 درصد است که استحکام بالایی به محصولات می دهد. کیس های تجهیزات صنعتی مختلف، چرخ دنده ها، براکت ها و بوش ها از آلیاژ خاکستری ساخته شده اند. ماده ای که حاوی مقدار زیادی فسفر (حدود 0.3 - 1.2٪) است، سیالیت خوبی دارد و در ریخته گری هنری استفاده می شود.

سفید

حاوی مقدار زیادی کربن (بیش از 3٪) است که به شکل سمنتیت یا کاربید ارائه می شود. رنگ سفید در محل شکستگی این ماده نام خود را به اتصال داد. آلیاژی از این نوع شکنندگی و شکنندگی را افزایش داده است که به طور قابل توجهی دامنه استفاده را محدود می کند. بر اساس آن قطعاتی از اشکال ساده برای انجام عملکردهای ایستا بدون قرار گرفتن در معرض بارهای قابل توجه تولید می شود. مشخصات فنی مواد سفید را می توان با افزودن اجزای آلیاژی بهبود بخشید. برای این کار از نیکل، کروم و خیلی کمتر از آلومینیوم یا وانادیم استفاده می شود. نام تجاری با چنین مواد افزودنی "sormite" نامیده می شود. به عنوان عنصر گرمایش در انواع دستگاه ها استفاده می شود. سورمیت در دمای بیش از 900+ درجه سانتیگراد ویژگی های پایداری دارد. این ماده به عنوان پایه ای برای ساخت وان های معمولی خانگی عمل می کند.

شکل پذیر

این نوع از رنگ سفید با ریخته گری با عملیات حرارتی بیشتر به دست می آید. در این حالت از آنیل طولانی مدت استفاده می شود که طی آن سمنتیت متلاشی شده و گرافیت را تشکیل می دهد. به این فرآیند گرافیت شدن با تشکیل تکه های کربنی در ساختار می گویند. گرافیت این شکل را از طریق بازپخت طولانی مدت به دست می آورد. این تأثیر مثبتی روی پایه فلزی دارد که یکپارچه تر، انعطاف پذیرتر و چسبناک تر می شود.

چدن چکش خوار در دماهای پایین به خوبی عمل می کند و حساسیت زیادی به برش ندارد. در ساخت عناصری که تحت اصطکاک مداوم کار می کنند استفاده می شود. علاوه بر این، آلیاژ چکش‌خوار به‌عنوان پایه‌ای برای محصولات با پیکربندی‌های بسیار پیچیده عمل می‌کند: زاویه، لنت ترمز، سه راهی، محفظه خودرو برای محورهای عقب و ساختارهای دیگر. خواص بهبود یافته با افزودن بور، تلوریم و منیزیم حاصل می شود.

استحکام بالا

استحکام آن افزایش یافته و برای تولید محصولات حیاتی استفاده می شود و در برخی موارد حتی جایگزین فولاد می شود. این چدن با استحکام بالا با افزودن ناخالصی های خاص (سریم، کلسیم، ایتریم، منیزیم) به فرم خاکستری به دست می آید. دنده، پیستون، میل لنگ و سایر قطعات از آن ساخته می شود. هدایت حرارتی بالا امکان ریخته گری عناصر برای واحدهای گرمایش و همچنین خطوط لوله را فراهم می کند.

آلیاژ

آلیاژ چدن آلیاژی حاوی ناخالصی های اضافی است. این ترکیب شامل سطوح بالایی از تیتانیوم، نیکل، کروم، و همچنین زیرکونیوم، وانادیم، مولیبدن، آلومینیوم و سایر عناصر است. آنها استحکام، سختی و مقاومت بالایی در برابر سایش ایجاد می کنند. مواد آلیاژی در تولید قطعاتی از مکانیسم‌هایی که با محیط‌های گازی و تهاجمی تعامل دارند و همچنین آن‌هایی که تحت تأثیر محلول‌های آبی عمل می‌کنند، استفاده می‌شوند.

مزایای فلز

این آلیاژ به عنوان یک ماده تولید شده توسط متالورژی آهن طبقه بندی می شود. هنگام تعیین ویژگی های خاص، اغلب با فولاد مقایسه می شود. یک مورد ساخته شده از چدن در مقایسه با همتای فولادی خود قیمت پایینی دارد. به علاوه عناصر چدنی وزن و استحکام کمتری دارند. این خواص چدن با استفاده از مواد افزودنی مختلف به آلیاژها به طور قابل توجهی گسترش می یابد. پارامترهای آن دارای ویژگی های مثبت زیر است:

• مواد سازگار با محیط زیست که در تولید اقلام خانگی از جمله ظروف استفاده می شود.
• مقاوم در برابر محیط اسید و باز؛
• بهداشتی؛
• توانایی حفظ دما برای مدت طولانی؛
• برخی از انواع دارای استحکام قابل مقایسه با فولاد هستند.
• مدت زمان عملیات، که در طی آن شاخص های کیفیت آن فقط بهبود می یابد.
• برای بدن کاملا بی ضرر است.

تولید

تولید آلیاژ چدن فرآیندی پرمصرف و پرهزینه است. ذوب یک تن ماده به حدود 900 لیتر آب معمولی و حدود 550 کیلوگرم کک نیاز دارد. نقطه ذوب حدود +1200 درجه سانتیگراد است که به تجهیزات ذوب خاصی نیاز دارد. برای به دست آوردن جرم، سنگ معدن مورد نیاز است، جایی که کسر جرمی آهن موجود بیش از 70٪ باشد. سنگ های معدنی تحلیل رفته به دلیل ناکارآمدی اقتصادی مورد استفاده قرار نمی گیرند.

این مواد در کوره های بلند مخصوص ذوب می شوند. در آنجا سنگ آهن یک چرخه کامل تکنولوژیکی را طی می کند که با کاهش اکسیدهای سنگ معدن شروع می شود و با تولید آلیاژ چدن خاتمه می یابد. ریخته گری مواد به سوخت نیاز دارد: کک، ترموآنتراسیت و گاز طبیعی. در پایان فرآیند احیا، آهن به صورت جامد در قسمت مخصوصی از کوره قرار می گیرد تا کربن موجود در آن حل شود. پس از فعل و انفعال، یک توده چدن به دست می آید که به صورت مایع به پایین می ریزد. ناخالصی های ذوب نشده به سطح فشار داده می شوند و متعاقبا حذف می شوند. از این سرباره برای تولید مواد متعددی استفاده می شود. پس از حذف ذرات غیر ضروری از مذاب، مواد افزودنی برای بدست آوردن درجه های خاصی از آلیاژهای چدن اضافه می شود.

آلیاژ تولید مواد صنعتی

مفهوم چدن، تاریخچه کشف و مصرف آن، تولید چدن، مراحل تولید چدن، کشورهای محل فروش چدن، مشخصات کلی چدن، وجود چدن در طبیعت، کانی های چدن، چدن ترکیبات آهن، روش های استخراج چدن از مواد جامد، فرآوری چدن، فرآیندهای صنعتی برای فرآوری چدن، خواص چدن، زمینه های کاربرد چدن، چدن و ​​مشکلات زیست محیطی مرتبط با آن، منابع اصلی آلودگی محیط زیست از چدن، بیماری های ناشی از مسمومیت با چدن، تعیین کمی چدن، ذخایر جهانی چدن، استخراج سنگ آهن در جهان، هزینه چدن در بازارهای جهانی، حقایق جالب در مورد چدن

مطالب را گسترش دهید

جمع کردن محتوا

چدن تعریف است

چدن استظرفی بزرگ، قابلمه ای از چدن، که بعداً از آلیاژ آلومینیوم، گرد شکل، برای خورش و پختن در تنور روسی ساخته شد. ویژگی خاص چدن شکل آن است که از شکل یک دیگ سفالی سنتی پیروی می کند: در پایین باریک شده، به سمت بالا پهن می شود و دوباره به سمت گردن باریک می شود. این شکل به چدن اجازه می دهد تا در فر قرار داده شود و با استفاده از یک ابزار مخصوص - یک دستگیره که یک حلقه فلزی باز روی یک دسته چوبی بلند است، از فر خارج شود.

چدن استآلیاژی از آهن (پایه) با C (معمولاً 24٪)، حاوی ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، S، P)، و گاهی اوقات عناصر آلیاژی (Cr، Ni، V، Al، و غیره). به طور معمول شکننده است. از مواد سنگ آهن در کوره بلند به دست می آید.

چدن استاولین ذوبی که با گرم کردن مجدد و فشار دادن زیر یک چکش قوی از آن استخراج می شود. چدن سفید، سخت و شکننده؛ خاکستری و مشکی، نرم.

توپ های چدنی

چدن استیک نام گذاری کلی برای اشکال مختلف آهن، عمدتاً چدن خاکستری و شمش (بلافاصله پس از خروج از کوره بلند). این شامل طیف وسیعی از آلیاژهای آهن با کربن و سیلیکون است که محتوای کربن آن از 1.7 تا 4.5٪ متغیر است.

چدن استآلیاژ آهن با کربن (از 1.5 تا 4٪) معمولاً حاوی ناخالصی های کمی سیلیکون، منگنز، فسفر و. به دست آمده از سنگ آهن توسط کوره بلند.

چدن استآلیاژ آهن با مقدار زیادی کربن و عناصر دیگر. قسمت عمده چدن در فرآوری می شود.

تولید محصولات چدن، فولاد و نورد

چدن استآلیاژ آهن با کربن (و عناصر دیگر). محتوای کربن در چدن حداقل 2.14٪ است (نقطه حلالیت محدود کربن در آستنیت در نمودار فاز): کمتر - فولاد. کربن به آلیاژهای آهن سختی می بخشد و شکل پذیری و چقرمگی را کاهش می دهد. کربن موجود در چدن می تواند به شکل سیمانیت و گرافیت موجود باشد. بسته به شکل گرافیت و میزان سمنتیت، چدن های سفید، خاکستری، چکش خوار و پر استحکام را تشخیص می دهند. چدن ها حاوی ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، S، P) و در برخی موارد عناصر آلیاژی (Cr، Ni، V، Al و غیره) هستند. به عنوان یک قاعده، چدن شکننده است.

چدن استمواد مهندسی ارزان با خواص ریخته گری خوب. این ماده اولیه برای ذوب فولاد است. آهن خام از سنگ آهن با استفاده از سوخت و شار به دست می آید.

چدن استآهن ذوب شده از سنگ معدن مخلوط با کربن، شکننده تر و کمتر از فولاد چکش خوارتر است . ظرف گرد، قابلمه فلزی.

چدن استآلیاژ آهن (پایه) با کربن (2-4.5%)، حاوی ناخالصی های دائمی (منگنز تا 1.5٪، سیلیکون تا 4.5٪، گوگرد تا 0.08٪، فسفر تا 1.8٪) و گاهی اوقات عناصر آلیاژی. (کروم و غیره). به طور معمول شکننده است.

چدن استآهن حاوی مقداری کربن که از ذوب سنگ آهن در کوره بلند به دست می‌آید، نسبت به فولاد شکننده‌تر و شکل‌پذیرتر است. دیگ، ظرفی که از چیزی شبیه این ساخته شده است.

چدن استآلیاژی از آهن با کربن و برخی عناصر دیگر، شکننده‌تر و شکل‌پذیرتر از فولاد است. یک ظرف گرد شکل که از چنین آلیاژی ساخته شده است.

چدن استآلیاژ سخت و شکننده از آهن و کربن با محتوای دومی از 2 تا 5٪. مقاومت کششی 8 12 کیلوگرم بر میلی متر مربع; ذوب شده در کوره بلند مستقیماً از سنگ آهن به شکل یک محصول نیمه تمام) که برای ریخته گری یا کار مجدد استفاده می شود.

چدن استیک آلیاژ آهن که در آن درصد کربن از 2.14 تا 6.67 متغیر است. محبوبیت این ماده به این دلیل است که ارزان است و خاصیت ریخته گری عالی دارد. کاربرد اصلی آهن خام به عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد است. علاوه بر این، افزودن عناصر آلیاژی به چدن می تواند به طور قابل توجهی خواص آن را تغییر دهد و شکنندگی ذاتی این ماده را کاهش دهد و حتی آن را شبیه فولادهای کربنی کند. ماده اولیه برای ذوب چدن آهن است، یعنی. سنگ آهن. به بیان بسیار ساده، این فرآیند چیزی شبیه به این است: آهن کاهش یافته از اکسیدهایی که در آن در سنگ معدن وجود دارد، توسط هوا ذوب می شود و در نتیجه یک واکنش شیمیایی با کربن ایجاد می شود - تشکیل چدن.

چدن استیکی از معدود آلیاژهایی است که به شما امکان می دهد دمای محتویات را برای مدت طولانی حفظ کنید. استفاده از قوری چدنی به عنوان قوری راحت است. می توانید بدون ترس از اینکه در حین گفتگو چای آماده شده خنک شده و بی مزه می شود، چای را برای یک مکالمه طولانی آماده کنید. مواد این قبیل قوری ها برای انسان کاملا بی ضرر بوده و از دیرباز به عنوان ماده ای برای ساخت ظروف آشپزخانه استفاده می شده است. استفاده از چنین کتری برای گرم کردن آب برای چای توصیه نمی شود، زیرا داخل آن با لعاب پوشیده شده است که در اثر دماهای بالا می تواند تغییر شکل دهد.

تاریخچه کشف و مصرف چدن

آهن قبل از عصر ما مصارف صنعتی داشت. در زمان های قدیم آن را در حالت پلاستیکی در فورج به دست می آوردند. سرباره با فشار دادن آن از آهن اسفنجی با ضربات چکش جدا می شد. با پیشرفت تکنولوژی تولید آهن، دمایی که در آن فرآیند انجام شد به تدریج افزایش یافت. فلز و سرباره شروع به ذوب شدن کردند. جدا کردن آنها بسیار کاملتر امکان پذیر شد.

اما در همان زمان، محتوای کربن و سایر ناخالصی ها در فلز افزایش یافت و فلز شکننده و غیر قابل انعطاف شد. اینگونه چدن ظاهر شد. بعداً آنها یاد گرفتند که چدن را فرآوری کنند. یک روش دو مرحله ای برای تولید آهن از سنگ معدن متولد شد. اصولاً تا به امروز ادامه دارد: طرح مدرن برای تولید فولاد شامل فرآیند کوره بلند است که در طی آن چدن از سنگ معدن به دست می آید و فولادسازی که منجر به کاهش میزان کربن و سایر ناخالصی های فلز می شود. .

تاریخچه چدن، نحوه انجام کار بر روی محصولات چدن، ذوب در کوره بلند و ظاهر خود چدن

سطح بالای مدرن تولید متالورژی بر اساس تحقیقات نظری و اکتشافات انجام شده در زمینه های مختلف و تجربیات عملی غنی است. سهم قابل توجهی در این فرآیند متعلق به دانشمندان روسی است. به عنوان مثال، دانشمندان روسی اولین کسانی بودند که به طور گسترده از آن برای ذوب کوره بلند استفاده کردند.

چدن در مقادیر تجاری حتی قبل از عصر ما در هنگام ذوب آهن توسط سومری ها، چینی ها، رومی ها ... چدن به عنوان یک محصول جانبی ارزان قیمت در نظر گرفته می شد. اما به زودی کاربرد آن را پیدا کردند. ماهیتابه ها و دیگ های چدنی اینگونه پدید آمدند. و در قرن های معمولی، چدن در حال حاضر به ماده اصلی در ساخت ظروف برای پخت و پز تبدیل شده است. یک دیگ مسی البته سریعتر از دیگ چدنی گرم می شود، اما قیمت مس چندین برابر بیشتر است. به علاوه مس به راحتی اکسید می شود و اکسیدهای آن برای سلامتی بسیار مضر است. بنابراین، قسمت معنوی چنین ظروفی با نازک ترین لایه پوشیده شده بود که در هنگام استفاده به سرعت فرسوده می شد و نیاز به تجدید دائمی را احساس می کرد. هزینه های عملیاتی به خرید ظروف اضافه شد. چدن هیچ هزینه عملیاتی نخواست.

امروزه کمتر و کمتر اجاق های هیزمی باقی مانده اند، یک اجاق چدنی کامل در حال تبدیل شدن به یک اجاق گاز عجیب و غریب است و بسیاری فقط در فیلم ها متوجه چسبندگی آن شده اند. اما ماهیتابه های چدنی، خورش، دیگ، جوجه اردک و غاز و اشکال مختلف پخت هنوز تولید می شود. تابه های گریل، که قبلا برای همشهریان ما ناشناخته بودند، متولد شدند - شکل مربع، با پایین تپه ای. بنابراین، با وجود تمام نوآوری های فنی و زیگزاگ های مد آشپزی، چدن قصد ندارد موقعیت خود را رها کند.

این برش چدن فقط باعث ناراحتی من می شود، اما کاملاً خوب است

چدن چکش خوار با بازپخت طولانی مدت چدن سفید تولید می شود که منجر به تشکیل گرافیت پولکی شکل می شود. پایه فلزی چنین چدنی فریت و کمتر مرسوم، پرلیت است. چدن چکش خوار نام خود را به دلیل افزایش شکل پذیری و ویسکوزیته (علیرغم اینکه تحت فشار قرار نمی گیرد) گرفته است. چدن چکش خوار استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه را افزایش داده است. قطعاتی از اشکال پیچیده از چدن چکش خوار ساخته می شوند: محفظه محور عقب خودرو، لنت ترمز، سه راهی، زاویه و غیره.

طراحی پل پلیس بسیار موفق بود و به عنوان "مدل" تایید شد. مدتی بعد، بلوک های چدنی برای کل سری پل های روی مویکا آماده شد. کارخانه الکساندروفسکی همچنین در پروژه های ساخت پل های دیگر در پایتخت شرکت کرد. بنابراین در سال 1814، تخته های جانبی، نرده ها و سایر جزئیات برای پل خونین و در سال 1816 برای پل بوسیدن در پاسگاه مسکو ریخته شد.

وان های فولادی حدود 15 سال عمر می کنند. از معایب این حمام ها حجم آب در هنگام آب کشیدن، دوش گرفتن، استحمام است؛ همچنین دمای آب را به خوبی حفظ نمی کنند، یعنی آب این حمام ها به سرعت خنک می شود. وان های اکریلیک دارای اشکال هستند - خراش ها به سرعت ظاهر می شوند، با وجود اینکه می توان آنها را جلا داد، اما پس از 6 تا 7 سال وان حمام اکریلیک ظاهر اصلی خود را از دست می دهد و در لمس ناخوشایند می شود.

تاریخچه استفاده از چدن در چین باستان

آهنی که از بیش از 3 درصد کربن تشکیل شده باشد، چدن نامیده می شود. در مقایسه با آهن، نقطه ذوب بسیار پایین‌تری دارد و برای آن مناسب است. در دوران باستان، تولید انبوه چنین فلزی تأسیس شد. نسبتاً ارزان بود، بنابراین ابزارهای چدنی تقریباً برای همه در دسترس بود. تقریباً تمام ابزارهای کشاورزی باستانی از چدن به اصطلاح سفید ساخته می شد. با مقاومت سایشی بالا، سختی و شکنندگی مشخص می شود. این منجر به این واقعیت شد که هنگام برخورد با سنگ، بیل زدن به سادگی می تواند ترک بخورد. باستان شناسان سکه های زیادی از سلسله های هان، سونگ و چینگ پیدا کرده اند. آنها به این نتیجه رسیدند که به دلیل کمبود مس، فلز سنتی برای ساخت، لازم است از چدن سفید استفاده شود. اگر این آلیاژ در قالب های سرامیکی مخصوص ریخته می شد و به مدت چند روز به آرامی خنک می شد، فلزی به نام چدن خاکستری به دست می آمد.

در آن زمان آنها همچنین قادر به تولید چدن چکش خوار با محتوای کربن بیش از 1٪ بودند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که چدن چکش خوار «سیاه» با بازپخت در دمای بالای 900 درجه برای چند روز به دست آمده است. نوک پیکان، شمشیر، قیچی، نوک بیل های چوبی و موارد دیگر از آن ساخته می شد. خواص مکانیکی این فلز به طور قابل توجهی نسبت به چدن سفید برتری داشت.

نمونه های زیادی از محصولات چدنی از چین باستان تا به امروز باقی مانده است. شاید غیرمعمول ترین مقبره ای باشد که در حدود 100 سال قبل از میلاد در صخره حک شده است. به منظور بستن مطمئن ورودی، دیوارهای آن با یک لایه چدن پیوسته پر شد. همچنین از این فلز برای ساختن مجسمه هایی در اندازه های مختلف، زنگ ها که صدای زنگ آن ها به تعداد حباب های چدن، لنگرها و زنجیرها، توپ ها و وسایل آشپزخانه بستگی داشت، استفاده می شد.

چدن اولین بار در قرن چهارم قبل از میلاد در چین اختراع شد و برای ساختن گاوآهن و گلدان و همچنین اسلحه و پاگودا در قالب ریخته شد. در غرب، جایی که تا پایان قرن چهاردهم در دسترس نبود، اولین استفاده از آن شامل توپ و شلیک بود. هنری شروع به ریختن اسلحه در انگلستان کرد. به زودی، کارگران آهن انگلیسی با استفاده از کوره‌های بلند، تکنیک تولید توپ‌های چدنی را توسعه دادند، که اگرچه سنگین‌تر از توپ‌های برنزی رایج بود، اما بسیار ارزان‌تر بود و انگلستان را قادر ساخت تا نیروی دریایی خود را بهتر مسلح کند. آهن‌کاران هیث تا دهه 1760 به تولید چدن ادامه دادند و سلاح‌سازی یکی از کاربردهای اصلی آهن پس از بازسازی بود.

چدن ها با نقطه ذوب نسبتا پایین، سیالیت خوب، توانایی ریخته گری، ماشین کاری عالی، مقاومت در برابر تغییر شکل و مقاومت در برابر سایش، به یک ماده مهندسی با طیف وسیعی از کاربردها تبدیل شده اند و در لوله ها، ماشین آلات و قطعات مورد استفاده قرار می گیرند.

تاریخچه چدن روسیه

محبوب ترین فلز مورد استفاده در طراحی داخلی و ساخت و ساز، فولاد است. با کمک تیرهای فولادی، به ویژه، ساختمان های مسکونی و ساختمان های مختلف در نظر گرفته شده برای تولید یا اداره ساخته می شوند.

متأسفانه چدنی که امروزه برای ساخت لوله، توری تخلیه و قطعات یدکی وسایل نقلیه استفاده می شود، به فراموشی سپرده شده است.

تولید چدن روسیه به مدت پنج قرن در حال توسعه بوده است. یکی از صنایع دستی اصلی اورال از قرن هفدهم، ریخته گری آهن بوده است. ریخته گری که کارگاه آن به چدن مشغول بود، به نمادی از اورال تبدیل شد. از چدن در ایجاد مجموعه های باغبانی چشم انداز و در معماری استفاده می شد. صنعتگران محصولات زیبایی را از چدن خلق کردند: نرده ها، نیمکت ها، تیر چراغ ها، توری های شومینه و توری های پنجره، درب های اجاق گاز، آلاچیق ها، نرده های راه پله و موارد دیگر. توری‌های چدنی با دروازه‌های چدنی با عناصر روباز بسیار محبوب بودند و بالکن‌ها و نقش برجسته‌های ساخته شده از چدن به کاخ‌ها و ساختمان‌های آپارتمانی زیبایی می‌بخشیدند.

چندین قرن بعد، چدن به عنوان پایه تزئینات، راهپیمایی پیروزمندانه خود را متوقف کرد و در قرن بیستم به عنوان یک فلز "خشن" در نظر گرفته شد که فقط برای ساخت سازه های مختلف مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان، به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شد، به عنوان مثال، برای ساخت مش تقویت کننده در محصولات بتن مسلح و قطعات خط لوله.

در این زمان دوباره از چدن استفاده می شود. نرده های بالکن و توری های روباز، مجسمه ها، نیمکت ها، آلاچیق ها و تیر چراغ های پیچ خورده دوباره از چدن ساخته شده اند؛ Foundry Mechanical Plant LLC دوباره سفارشات ساخت و ساز را انجام می دهد. استفاده فعال از چدن در فضای داخلی مورد توجه قرار گرفته است. امروزه رنده های شومینه، براکت های فانوس های تزئینی و گلدان های گل دوباره محبوب شده اند. با درک چدن به عنوان چیزی سنگین و خشن، گاهی اوقات با دیدن روباز بافی یک حصار چدنی از هوای و سبکی آن شگفت زده می شویم.

شروع کار ریخته گری آهن

مردم هرگز علاقه خاصی به تاریخچه چدن نداشته اند، اگرچه اهمیت آن به سختی قابل برآورد است. فقط یک دایره نسبتاً باریک می داند که این ماده به ظاهر نامحسوس چه نقشی در توسعه نیروهای تولیدی در دوره های مختلف داشته است، اما همه می دانند که چدن و ​​فولاد تولید شده از آن در مبدل های اکسیژن اساس مهندسی و فناوری مدرن است. در بین مصالح ساختاری، آنها البته در وهله اول قرار دارند و علیرغم استفاده گسترده از مواد پلیمری و سرامیکی، برای مدت طولانی آن را رها نخواهند کرد.

در حال حاضر تعداد آلیاژهای مبتنی بر آهن از 10 هزار فراتر رفته است.

با تجزیه و تحلیل زبان های اروپایی در زمینه ریخته گری آهن، گاهی اوقات به مشاهدات جالبی می رسید. به عنوان مثال، شمش برای ذوب مجدد بیشتر در روسی و اوکراینی "خوک" نامیده می شود، یعنی "خوک". به همین ترتیب، در انگلیسی به آن “Pig Iron” می گویند، یعنی به معنای واقعی کلمه “pig iron”. این امر به این دلیل بود که ریخته‌گری خوک بر خلاف ریخته‌گری شکلی، مورد اعتماد دانش‌آموزان و کارآموزان قرار می‌گرفت و این نوع ریخته‌گری را ابتدایی‌ترین و بی‌اعتبارترین می‌دانستند. در بیشتر زبان های اروپایی، واژه چدن از ریشه ای گرفته شده است که به ماده پایه آلیاژهای آهن-کربن، آهن، و به معنای چدن است.

بنابراین، در زبان انگلیسی، اصطلاح "آهن" - "آهن" با اصطلاح "چدن" - "چدن" مطابقت دارد. در آلمانی، اصطلاح "آیزن" - "آهن" با نام "Gusseisen" - "چدن" مطابقت دارد. در زبان سوئدی "jarn" به معنی "آهن"، "gjutjarn" به معنای "چدن" است. در زبان های ترکی، فنلاندی، یونانی مدرن و سایر زبان ها نیز همین طور است. با این حال، در زبان فرانسوی، نام چدن "fonte" با مفهوم "fondre" مرتبط است - ذوب، ریخته گری. در روسی، چدن با اصطلاح "چدن" مشخص می شود، در اوکراینی به وضوح مشتق شده از "chavun" روسی است که به نظر خارجی می رسد (و در واقع آنها هستند)، و در نگاه اول هیچ ربطی به اصطلاح "آهن".

چگونه ممکن است که مشخصه ترین تفاوت بین چدن و ​​سایر آلیاژها - تولید آن منحصراً در حالت ریخته گری - یک نام داخلی پیدا نکرد و به جای آن یک کلمه خارجی شروع به استفاده کرد. کلمه چدن از کجا به ما رسید و به چه معناست؟

چدن به عنوان یک ماده ریخته گری قرن ها قبل از عصر جدید در چین اختراع و تسلط یافت، که گواه آن توپ چدن چهار گلوله ریخته گری شده در قرن پنجم قبل از میلاد است. ه. و ریخته‌گری‌های چدنی که هنوز وجود دارند، که بزرگترین آنها را شیر می‌دانند، حدود 6 متر ارتفاع و 5.4 متر طول دارد. طبق داده‌های ادبی، ظهور چدن در چین حداقل به قرن ششم بازمی‌گردد. . قبل از میلاد مسیح ه. در مقابل این داده ها، B.B. Gulyaev معتقد است که چدن ریخته گری تنها 600 سال پیش تسلط یافت.

امپراتوری وسیع مغول، که در نتیجه لشکرکشی های غارتگرانه چنگیزخان و اولین جانشینان او بوجود آمد، آشنایی با دستاوردهای فرهنگی چینی ها، ساکنان خاورمیانه و شرق را بسیار تسهیل کرد.

مقایسه تاریخ حمله تاتارها و استقرار آنها در اروپای شرقی و بخش های جنوب شرقی اروپا (نیمه اول قرن سیزدهم) و همچنین تاریخ سفر اولین سفیران پیشاهنگ اروپایی به تاتارها - Plano de کارپینی (1246)، آسسلینا (1247)، مارکوپولو و دیگران، با زمان «اختراع» باروت (اواخر قرن سیزدهم) و چدن (نیمه دوم قرن چهاردهم) توسط اروپاییان، ارتباط متقابل را به وضوح نشان می دهد. این حقایق تاریخی ظاهراً متفاوت و به ظاهر کاملاً مستقل.

روسیه باستان ارتباط مستقیمی با گروه ترکان طلایی داشت که در پایتخت آن روس‌های زیادی زندگی می‌کردند، که در آنجا رشته‌های تجاری و صنایع دستی جداگانه و حتی اسقف جداگانه داشتند و نسبت به کشورهای غربی در شرایط مساعدتری برای توسعه چین و خوارزم قرار داشتند. دستاوردهای حوزه فناوری بنابراین، منطقی است که کلمه روسی - چدن - از کلمه تاجیکی "چویان" (در تاتاری "چوئن") آمده باشد. این اصطلاح هم برای تاجیک ها و هم برای تاتارها از خارج آورده شده است، یعنی از چینی ها، که برای آنها اصطلاح "چو" ("ژو") مطابق با فعل "ریختن" است و اصطلاح "گونگ" معادل نام "گونگ" است. ریخته گری» (تولید). دو حرف چینی: سمت چپ "زو" به معنای "ریختن"، سمت راست "گونگ" به معنای "انجام دادن، تولید".

V. Yakovlev اشاره می کند که در برخی از زبان ها اصطلاح چدن نیز از اصطلاح اختصاص داده شده به آهن گرفته شده است، اما در ترکیب با صفت های مختلف. بنابراین، در زبان چینی، مترادف کلمه "چدن" - (شنگته) می تواند به معنای واقعی کلمه به عنوان "آهن زنده" یا به عنوان آهن "خام"، "ناآشنا"، "غیر معمول" ترجمه شود. همین را می توان در ژاپنی، دانمارکی، هندی و سایر زبان ها مشاهده کرد.

اما در گروه دیگری از زبان ها اصطلاح چدن مانند موارد قبلی شکل نگرفت. این زبانها عبارتند از روسی، تاجیکی، ترکمنی، قرقیزی، افغانی و احتمالاً تعدادی دیگر. از نظر شباهت صدا، اصطلاح افغانی چدن به کلمه روسی "چدن" نزدیک است. در افغانی (چدن) - و به معنی چدن است. چدن در ترکمنی و قرقیزی چویون و در تاجیکی چویان است. این تصور به وجود می آید که اصطلاح روسی "چدن" منشأ آسیای مرکزی دارد نه چینی. اما این بدان معنا نیست که مردم کشور ما با وساطت مردم آسیای مرکزی با چدن آشنا شدند.

تایید اینکه روس ها نام چدن را از تاتارها و چینی ها از طریق بازرگانان آسیای میانه به عاریت گرفته اند را می توان در این واقعیت مشاهده کرد که در سرشماری منشیان یوری تله پنف و آفاناسی فونویزین برای کارخانه های تولا و کاشیرا در سال های 1645-1676 دچار سردرگمی شده ایم. از اصطلاحات فنی ناشناس "چدن" و "چدن" آهن.

هربرشتاین شهادت می دهد که در روسیه، قبلاً در زمان واسیلی سوم، گلوله های توپ چدنی ریخته می شد، و در زمان ایوان مخوف، زنگ ها و توپ های چدنی ریخته می شد، به این معنی که در این زمان ریخته گری آهن در روسیه از قبل تمرین طولانی مدت داشت. و دوران توسعه و استقرار را پشت سر گذاشت.

ریشه چینی کلمه چدن نیز توسط پروفسور L. M. Marienbach ثابت شده است. او معتقد است که نام روسی چدن از کلمه چینی "zhugong" (باید "zhutsauogong") که در روسی به معنای "کارگر ریخته گری" است یا از کلمه چینی "zhugendi" (باید "zhuchandi") گرفته شده است. که - روسی به معنای "بازیگر" است.

در هر دو فرض، کلمات چینی انتخاب شدند که از نظر شباهت صدا نزدیک بودند و عباراتی را از زمینه تولید چدن نشان می دادند. اگر کلمات را فقط بر اساس شباهت صدا انتخاب کنیم، در زبان چینی کلمه چوب یا چوب چیزی بیش از "ژوگون" به نظر نمی رسد. ارتباط مستقیم صدا بین اصطلاحات چینی و روسی برای چدن یافت نمی شود. دولت مسکو علاوه بر آشنایی مستقیم با ریخته‌گری آهن در بلغارهای بزرگ و سارای برکه، از خدمات متخصصان اروپای غربی استفاده کرد و برخلاف نظر V. Knabbe، چدن در روسیه نه در قرن هفدهم، بلکه ظاهر شد. خیلی زودتر. بنابراین، این اثر توصیف می کند که از آثار دانشمند مشهور باستانی ارسطو، می توان فرض کرد که او 2300 سال قبل از امروز چدن را می دانسته است. چهار قرن بعد، دانشمند رومی پلینی بزرگ گزارش داد که گاهی «آهن وقتی ذوب می‌شود، مانند آب مایع می‌شود و سپس مانند اسفنج می‌شکند». اینها قبلاً نشانه های روشنی از چدن هستند. (اگرچه در بسیاری از منابع این علائم به طور متفاوتی تفسیر شده است.)

کارگر برجسته ریخته گری روسی N.N. Rubtsov مستقیماً می نویسد: "هرچند که باشد، ما چندین ریخته گری چدن داریم که قدمت آنها به قرن های 5-6 می رسد. قبل از میلاد مسیح ه. در موزه‌ها نمونه‌های زیادی از چدن وجود دارد که قدمت آن به بیش از هزار سال قبل از قرون وسطی می‌رسد که زمان کشف چدن در نظر گرفته می‌شود.»

ریخته گری چدن قبل از میلاد بسیار گسترده بود. ه. در چین، شواهد انکارناپذیر آن ریخته گری های چدنی است که تا به امروز وجود دارد. بزرگترین آنها یک شیر چدنی به ارتفاع حدود 6 متر و طول بیش از 5 متر است که در نزدیکی راه آهن تین-جین-پوکو در نزدیکی چین-ژو قرار دارد و احتمالاً بزرگترین مجسمه چدنی است. مورخ 974 م. ه. در مورد همان بنای یادبود ، A. M. Petrichenko و E. A. Sukhodolskaya می نویسند که آنها خودشان این ریخته گری منحصر به فرد را با جزئیات بررسی کردند و متقاعد شدند که شکل شیر تزار در یک حرکت ریخته شده است (یا با استراحت های کوتاه که در طی آن چدن در قالب انجام می شود. وقت سفت شدن نداشتم).

بر اساس داده های ادبی، ظهور چدن در چین حداقل به قرن ششم باز می گردد. قبل از میلاد مسیح ه. جالب است بدانید که سکاها که از قرن هشتم قبل از میلاد در قلمرو کشور ما ساکن بودند. e تا پایان قرن دوم میلادی. ه. چدنی وجود نداشت. سکاها جلوتر نرفتند و ریختند.

به گزارش مجله آمریکایی Modern Casting، 600 ق.م. ه. در چین، اولین ریخته گری چدن - سه پایه (با وزن 600)، و در 233 ق.م. ه. اولین سهام چدن در آنجا ریخته شد.

معروف است که ساکنان فرغانه در قرن دوم. قبل از میلاد مسیح ه. چدن چدن را از فراریان سربازان چینی آموخت. در 115 ق.م. ه. دولت چین تمام صنعت آهن را در انحصار خود درآورد؛ نشانه‌های متعددی وجود دارد که نشان می‌دهد یکی از کاربردهای اصلی آهن، تولید خمره‌هایی برای تبخیر نمک از آب دریا بوده است و تا آنجا که می‌توان به قرن‌ها پیش رفت، این ظروف همیشه از چدن ساخته می‌شدند. اهن.

از بین تمام کشورهای شناخته شده در دنیای باستان، تنها در چین آهن از سنگ معدن با زغال سنگ و در همه کشورهای دیگر با زغال سنگ استخراج می شد.

سنگ معدن مورد استفاده حاوی 0.5 تا 1 درصد فسفر است، به طوری که آهن خام به دست آمده از این سنگ نباید بیش از 1 درصد فسفر داشته باشد. مواد ریخته گری حاوی 5 تا 7 درصد فسفر بوده و مقدار اضافی نیز از زغال سنگ به دست می آید. بنابراین، چینی ها یاد گرفتند که آلیاژی نزدیک به یوتکتیک فسفید تولید کنند، یعنی فلزی با نقطه ذوب تقریباً 100 درجه کمتر از برنز. این توضیح می دهد که توزیع نسبتاً گسترده ریخته گری در چین در دوران باستان و در نگاه اول این واقعیت شگفت انگیز است که نه فرغانه و نه روسیه فتح شده توسط باتو که فرصت آشنایی با تجربه چینی را داشتند، نتوانستند این را توسعه دهند. تولید در خانه، زیرا آنها یک مورد مناسب نداشتند. بنابراین، توسعه تولید ریخته گری آهن دوباره در قرون وسطی آغاز شد، زمانی که 1) اختراع دستگاه های دمنده قوی تر، انتقال به کوره های بالاتر برای تولید آهن را ممکن کرد، که در آن چدن به دلیل کربوره شدن آهن به دست می آمد. آهن کاهش یافته، در ابتدا به طور غیرمنتظره برای متالورژیست های آن زمان. 2) زمانی که تقاضا برای گلوله های چدنی و سپس برای توپ های چدنی تقاضای پایدار و بنابراین پایه اقتصادی محکمی برای تولید جوان ایجاد کرد.

اطلاعات جالبی توسط A. M. Petrichenko، یک متخصص بزرگ در ریخته گری هنری و سکه ارائه شده است، که می نویسد یک استثنا از قاعده باید ریخته گری و مشارکت در گردش پولی چین از سکه های چدنی باشد که در طول دوره بسیار مورد استفاده قرار می گرفت. پنج پادشاهی (907-960 پس از میلاد) و به ویژه در دوران سونگ (960-1279 پس از میلاد). در برخی مناطق برای صرفه جویی در مس فقط سکه های چدنی در گردش بود اما صادرات آن به خارج از کشور نیز ممنوع شد.

در ادبیات خارجی و داخلی، نظر غالب این است که علت پیدایش ریخته‌گری آهن در چین، وجود سنگ‌های معدنی با فسفر بالا و استفاده از افزودنی‌های خاص فسفر توسط ریخته‌گری‌های چین باستان بوده است.

حتی یک گشت و گذار کوتاه در تاریخ متالورژی در چین کافی است تا ما را متقاعد کند که این تنها و دلیل اصلی ظهور اولیه چدن در چین نیست. دلیل اصلی اینکه چینی ها برای اولین بار در جهان و بیش از 1500 سال زودتر از اروپایی ها استخراج سنگ معدن، ذوب آهن و ریخته گری آهن را آموختند، موفقیت چشمگیر چینی ها در زمینه ذوب مفرغ و ساخت و ساز است. کوره ها در زمان ظهور آهن.

برخی از محققان اولین ریخته‌گری‌ها را به دوره «کشورهای متخاصم» نسبت می‌دهند، برخی دیگر به طور منطقی بر این باورند که چینی‌ها در دوران «بهار و پاییز» (722 تا 481 قبل از میلاد) می‌دانستند چگونه ریخته‌گری‌های چدنی بسازند. در واقع، چین عصر آهن خود را آغاز کرد، همانطور که لی هنگ دی شهادت می دهد، نه با استخراج آهن خام و آهنگری محصولات از آن، بلکه با ذوب چدن و ​​ساخت قطعات ریخته گری آهن. این یکی از ویژگی های توسعه اولیه تولید ریخته گری چینی است. اگر هنوز شواهد قانع کننده ای در مورد استفاده از محصولات آهن جعلی در عصر "بهار و پاییز" وجود نداشته باشد، اطلاعات کاملاً قابل اعتماد زیادی در مورد تولید ریخته گری چدن در این دوره وجود دارد.

در چین، قبلاً در سال 513 (پیش از میلاد) یک ظرف آیینی بزرگ چدنی ساخته شد که یکی از طاق های آن زمان (نوعی طاق جنایی) روی آن ریخته شد. اما اولین ریخته‌گری‌های چدن عمدتاً ادوات و ابزارهایی برای مصارف کشاورزی بودند. تواریخ باستانی چین شواهد انکارناپذیری از استفاده از ابزارهای کشاورزی آهنی (چدنی) در قرن هفتم ارائه می دهد. قبل از میلاد مسیح e.، که منجر به افزایش شدید بازده مزرعه شد.

A. M. Petrichenko مستقیماً اشاره می کند که چینی ها بیش از 1500 سال زودتر از اروپایی ها ذوب چدن و ​​ساخت قطعات ریخته گری پیچیده چدن را آموختند. در دوره "کشورهای متخاصم" (403-221 قبل از میلاد)، یعنی در زمان ظهور ریخته گری چدن در چین، کارگران ریخته گری چینی تکنیک ذوب چدن را کامل کرده بودند. در این زمان آنها در ساخت قالب های ریخته گری به سطح بالایی رسیده بودند. علاوه بر این، برای تولید پول های ریخته گری و سایر ریخته گری ها، کارگران ریخته گری آن زمان عمدتاً از قالب های نیمه دائمی نسوز استفاده می کردند. نیمه های این گونه فرم ها با استفاده از مدل ها یا قالب های فلزی (برنزی) ساخته می شدند.

البته به چند دلیل، ریختن پول آهن یک فرآیند بسیار پیشرو بود.

چهارم، بعید است که چدن را بتوان از سنگ معدن در خانه توسط فردی که به هنر متالورژی تسلط ندارد، سنگ معدن، شار و مواد کاهنده آماده، که دستور پخت آن تقریباً همیشه مخفی نگه داشته می شد، ذوب کرد. از پدر به پسر

چین کشور کهن ترین ادبیات در زمینه تولید ریخته گری است. ظاهراً اولین کتاب در مورد فناوری ریخته گری کتاب "کائو گونگ دی" است که در چین به طور گسترده شناخته شده است و بیش از 2000 سال پیش نوشته شده است. این کتاب نه تنها روش‌های تولید ریخته‌گری، بلکه شرح مفصلی از آلیاژهای محصولات مختلف (شمشیر، زنگ، ظروف خانگی و غیره)، ترکیب و روش‌های ذوب آنها را بیان می‌کند. اطلاعات مشابهی در مورد روش های مختلف ریخته گری در منابع بعدی موجود است.

بیش از چهارصد سال پیش، کتاب سونگ یینگ-هسینگ "اختراعات اصلی" برای اولین بار منتشر شد، که توصیفات مختصری از بسیاری از مشخصه ترین فرآیندهای ریخته گری که از دوران باستان باقی مانده است را ارائه می دهد. این کتاب به خوبی نشان داده شده است. بارها تجدید چاپ شده است.

جالب است بدانید که در کشور ما، در قلمرو منطقه اودسا، در نزدیکی روستا. Nikolaevka، منطقه Belyaevsky، در سال 1964، A.I. Melyukova سه قطعه دیگ های چدنی را پیدا کرد که قدیمی ترین محصولات چدنی هستند نه تنها در کل بخش اروپایی اتحاد جماهیر شوروی سابق. این قطعات در یک استقرار از نوع یونانی-بربری در لایه های دست نخورده در مکان های مختلف و در عمق قابل توجهی - 0.7-1 متر یافت شدند. قرن ها قبل از میلاد مسیح ه. قطعات، مانند هر چدن تغییر شکل یافته، دارای شکل نامنظمی به ابعاد 94x140-110x160 و 95x130 میلی متر، با ضخامت دیواره 3-7 میلی متر بودند. اچینگ در تمام مقاطع ساختار ریختگی چدن سفید هایپریوتکتیک با ساختار لدبوریت، سمنتیت اولیه و مقدار کمی گرافیت را نشان داد. نویسندگان دلیل سرد شدن چدن را با محتوای کم سیلیکون توضیح می‌دهند و فقدان تقریباً کامل منگنز نشان می‌دهد که چدن بدون استفاده از شار ذوب شده است.

تجزیه و تحلیل های شیمیایی و طیفی ثابت کرد که قطعات متعلق به یک دیگ بخار بوده و از سنگ معدنی، ظاهراً نوعی سنگ آهن قهوه ای، که اغلب توسط متالورژی های باستانی برای به دست آوردن آهن استفاده می شده، ساخته شده اند.

لازم به ذکر است که به عنوان یک صنعت مستقل، ریخته گری تنها در اواخر قرن نوزدهم - آغاز قرن بیستم با ظهور کوره های کوچک (کوپولا کوره) که قادر به ذوب فلز، ایجاد گرمای بیش از حد کافی و تأمین مذاب بودند، از تولید متالورژی جدا شد. چدن با سیالیت کافی و سایر خواص ریخته گری. پس از آن بود که هنگام ریخته‌گری چدن، استفاده از فلز اولین مذاب را متوقف کردند و چدن خود به یک ماده ساختاری گسترده تبدیل شد. اما اساس این کار توسط استادان باستانی چین، ازبکستان و ولگا بلغارستان گذاشته شد.

ریخته گری چدن قبل از میلاد بسیار گسترده بود. ه. در چین، شواهد انکارناپذیر آن، ریخته گری های چدن و ​​قالب های چدنی است که تا به امروز وجود دارد. قبایل سکایی که از قرن هشتم قبل از میلاد در قلمرو کشور ما ساکن بودند. ه. تا پایان قرن دوم میلادی. ه.، آهن ریخته گری بلد نبودند. تواریخ باستانی چین شواهد انکارناپذیری از استفاده از ابزارهای کشاورزی آهنی (چدنی) در قرن هفتم ارائه می دهد. قبل از میلاد مسیح ه. در واقع، چین عصر آهن خود را نه با استخراج آهن خام و جعل محصولات از آن، بلکه با ذوب چدن و ​​ساخت قطعات ریخته گری آغاز کرد. این یکی از ویژگی های توسعه اولیه تولید ریخته گری چینی است. دلیل اصلی اینکه چینی ها برای اولین بار در جهان و بیش از 1500 سال زودتر از اروپایی ها استخراج سنگ معدن، ذوب آهن و ریخته گری آهن را آموختند، موفقیت چشمگیر چینی ها در زمینه ذوب مفرغ و ساخت و ساز است. کوره ها در زمان ظهور آهن.

تولید آهن

چدن آلیاژی از آهن و کربن است که حاوی بیش از 2% C است. سنگ معدن آزاد شده از سنگ های باطله یک ترکیب شیمیایی فلز با عناصر دیگر است. برای به دست آوردن فلز از سنگ معدن، واکنش های شیمیایی خاصی باید انجام شود. در عین حال، عناصر متصل به فلز تحت تأثیر موادی قرار می گیرند که نسبت به عناصر دیگر میل کمتری با آن دارند. از آنجایی که در سنگ آهن معمولاً آهن با اکسیژن ترکیب می شود، برای به دست آوردن این فلز باید فرآیندهای احیا انجام شود. آهن به شکل خالص خود در فناوری در مقادیر بسیار کم استفاده می شود. اساساً فقط در مهندسی مکانیک آلیاژهای آهن و کربن مورد نیاز است. یکی از این آلیاژها چدن است.

آهن خام از سنگ آهن در کوره بلند ذوب می شود. این کوره ها به شکل برج (شفت کوره) هستند. قسمت های داخلی کوره بلند با آجرهای نسوز نسوز اندود شده است. سنگ معدن، سوخت و شار از قیف با بالابر 1 به دستگاه شارژ بالای 2 وارد می شود، از جایی که وارد حفره داخلی کوره می شود. کوره دارای شفت 4، محفظه بخار 5، شانه 8، اجاق 9 است که به پایین آن فلنج می گویند. چدن مذاب از طریق یک سوراخ تولید می شود - یک سوراخ شیر چدن، که در بالای آن یک سوراخ شیر سرباره وجود دارد که از طریق آن سرباره مایع آزاد می شود. هوای مورد نیاز برای تولید چدن تحت فشار در حالت گرم شده (تا 1200 درجه سانتیگراد) به داخل لوله های 7 (12-18 عدد) دمیده می شود و از لوله حلقوی 6 که بالای فشار هوا در لوله ها تا 350 قرار دارد عبور می کند. kn/m2 (3، 5 kg/cm2). گاز کوره بلند ("بالا") از طریق لوله های 3 به دستگاه های تمیز کننده تخلیه می شود، زیرا متعاقباً به عنوان سوخت برای نیازهای تولید کوره بلند و سایر اهداف استفاده می شود.

چدن به عنوان یک ماده سازه در مهندسی مکانیک، متالورژی و سایر صنایع به دلیل تعدادی از مزایا نسبت به بسیاری از مواد، که اصلی ترین آنها قیمت پایین و خواص ریخته گری خوب است، به طور گسترده ای رواج یافته است. محصولات ساخته شده از آن دارای استحکام و مقاومت در برابر سایش در هنگام کار در شرایط اصطکاک هستند و نسبت به فولاد حساسیت کمتری نسبت به متمرکز کننده های تنش دارند.

در چدن سفید، تمام کربن به ترکیب شیمیایی کاربید آهن Fe3C - سمنتیت متصل می شود. در چدن خاکستری، بخش قابل توجهی از کربن در حالت آزاد ساختاری به شکل گرافیت است. در حالی که چدن خاکستری به خوبی برای ماشین کاری مناسب است، چدن سفید دارای سختی بسیار بالایی است و نمی توان آن را با ابزار برش پردازش کرد. بنابراین، چدن های سفید به ندرت برای ساخت محصولات استفاده می شود؛ آنها عمدتاً به شکل یک محصول میانی برای به دست آوردن چدن های چکش خوار استفاده می شوند. تولید چدن سفید یا خاکستری به ترکیب و سرعت سرد شدن بستگی دارد.

سوخت مورد استفاده در تولید چدن عبارت است از:

ترموآنتراسیت؛

گاز طبیعی

چدن در کوره های بلند ذوب می شود که شفت های فلزی عمودی هستند که داخل آن با آجرهای نسوز با محتوای آلومینا بالا پوشیده شده است. چدن مایع به داخل ملاقه ها رها می شود و از آنجا در قالب ها یا مخلوط کن ها (ظروف مخلوط کن، جایی که آلیاژ برای مدتی در حالت مایع ذخیره می شود) ریخته می شود. چدن تولید شده در کوره ها به ریخته گری و تبدیلی تقسیم می شود. از چدن های ریخته گری برای تولید ریخته گری آهن استفاده می شود، در حالی که چدن های خام برای تولید فولاد استفاده می شود. برای ریخته گری محصولات، چدن را در کوره های گنبدی، شعله و کوره های الکتریکی ذوب می کنند. چدن مایع، مذاب در دمای 1380-1420 درجه سانتیگراد، از طریق یک سوراخ شیر به داخل ملاقه‌های ریخته‌گری با آستر دیرگداز برای ریخته‌گری چدن به قالب‌های ساخته شده از مواد قالب‌گیری با پیوند رها می‌شود.

در سال های اخیر، روش های مترقی برای ریخته گری آهن مورد استفاده قرار گرفته است: تحت فشار، به صورت گریز از مرکز در قالب های پوسته. چدن ریخته شده در قالب در آن باقی می ماند تا زمانی که کاملاً به حالت جامد تبدیل شود، ابتدا منبسط شده و متعاقباً حدود 1٪ کوچک می شود. ریخته گری دایکاست در تاسیسات ویژه ای شامل دیگ با فلز مذاب، قالب های شکاف، مکانیزم فشار و باز شدن قالب ها انجام می شود. ریخته گری گریز از مرکز بر اساس اصل نیروهای گریز از مرکز بر روی فلز ریخته شده در قالب دوار است. به این ترتیب می توان محصولات مختلفی را ریخته گری کرد - لوله، حلقه، بوش، جامد و دو فلزی.

دانشمندان و پزشکان داخلی روشی را برای نورد بدون شمش ورق های چدن نازک ایجاد کرده اند. چدن، مذاب در کوره های گنبدی، به صورت نواری بین رول ها نورد می شود و سپس به مدت 2-3 ساعت در دمای 980-1050 درجه سانتیگراد بازپخت می شود. در این شرایط، ورق چدن مقداری انعطاف پذیری پیدا می کند و به سوراخ ها اجازه می دهد تا در آن کوبیده شود، با قیچی بریده شود، خم شود و غیره.

تولید فلزات آهنی از سنگ آهن فرآیند پیچیده ای است که تقریباً می توان آن را به دو مرحله تقسیم کرد. در مرحله اول آهن خام بدست می آید و در مرحله دوم به فولاد تبدیل می شود. با توجه به اینکه دانش آموزان از دوران دبیرستان با مبانی فرآیندهای متالورژی آشنا هستند، در زیر فقط اصول اولیه فناوری آهن و فولاد را بررسی می کنیم. چدن آلیاژی از آهن با کربن 2 ... 6.67 درصد است؛ علاوه بر این، آلیاژ ممکن است حاوی سیلیکون، منگنز، گوگرد، فسفر و غیره باشد. مواد اولیه برای تولید چدن سنگ آهن، سوخت و فلاکس است.

سنگ آهن قهوه ای

سنگ آهن Spar ReSOz حاوی 30 ... 70 درصد آهن و سنگ ضایعات از ترکیبات شیمیایی طبیعی مختلف SiO2، Al2Oz و غیره و ناخالصی های مضر (گوگرد، فسفر).

سوخت کک است، محصول تقطیر خشک (بدون دسترسی به هوا) زغال سنگ کک. شار (شار) - سنگ آهک، دولومیت، کوارتز، ماسه سنگ - برای پایین آوردن نقطه ذوب سنگ های زاید و تبدیل آن و سوخت خاکستر به سرباره استفاده می شود. روش اصلی تولید چدن از سنگ معدن در حال حاضر فرآیند کوره بلند است که شامل احیای آهن از سنگ معدن (اکسیدها) در دمای بالا و جداسازی آن از سنگ معدنی است.

آهن خام در کوره های بلند با حجم تا 5000 متر مکعب ذوب می شود که در آن سنگ معدن، کک و شارها در لایه های متناوب بارگیری می شوند که تحت تأثیر جرم خود از کوره پایین می روند. در قسمت پایین کوره - کوره، از طریق سوراخ ها - لوله ها، هوای گرم تحت فشار تامین می شود که برای حفظ احتراق سوخت ضروری است. کک که در قسمت بالایی کوره می سوزد CO2، C+O2 = CO2 را تشکیل می دهد که از کوره بالا می رود و در مسیر خود با کک داغ به مونوکسید کربن تبدیل می شود: CO2-f-:-f-C=2CO. مونوکسید کربن اکسیدهای آهن را به ترتیب زیر به آهن خالص تبدیل می کند: Fe2O3، F3O4، FeO، HFe. این فرآیند را می توان با واکنش های زیر نشان داد: 3F9Q3 + CO = 2F3O4 + CO2. 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2. در انتهای کوره، مقداری از آهن احیا شده با کربن ترکیب می شود و کاربید آهن Fe3C (کربور شدن آهن) را تشکیل می دهد. سپس فلز کربوره شده ذوب می شود، که به داخل کوره بلند می ریزد، در حالی که اشباع آهن با کربن ادامه دارد. در نتیجه ذوب، نه تنها آهن احیا می شود، بلکه عناصر دیگری که در سنگ معدن یافت می شوند، Si، منگنز، فسفر، و همچنین بخشی از گوگرد به شکل FeS به چدن منتقل می شود. سرباره مذاب نیز به داخل کوره می ریزد و در بالای چدن شناور می شود، زیرا چگالی آن کمتر از چدن است.

چدن مذاب و سرباره به طور دوره ای از طریق سوراخ های مخصوص - چدن و ​​سرباره سرباره، ابتدا سرباره و سپس چدن آزاد می شوند. فرآیندهای پیشرونده در توسعه تولید کوره بلند شامل بهبود آماده سازی شارژ از طریق خرد کردن، شستشوی کامل، مرتب سازی و بهینه سازی سنگ آهن است که به عنوان مثال با جداسازی مغناطیسی انجام می شود. تولید زینتر با تف جوشی سنگ معدن ریز به قطعات بزرگتر به طور گسترده در حال توسعه است. کوره های بلند به 5 هزار مترمکعب رسید که باعث بهبود میزان استفاده از حجم مفید و کاهش مصرف سوخت به ازای هر 1 تن چدن شد.

طبق گزارش ISI، تولید جهانی آهن خام در سال 2002 برای 42 کشور پیشرو جهان حدود 600 میلیون تن بوده است. در مقایسه با سال 2001، تولید آهن خام 5.5 درصد افزایش یافت.