دانلود تحقیق چدن خاکستری استنیتی

1- چدنهای پر آلیاژ
1-1- مقدمه
گروه مهمی از چدنهای آلیاژی که با چدنهای ریختگی معمولی تفاوت دارند، به نام چدنهای پرآلیاژ یا چدنهای مخصوص شناخته می‌شوند.

چدن‌های پر آلیاژ را جداگانه بررسی می‌کنیم زیرا مقدار عنصرهای آلیاژی در آنها از 3 درصد بیشتر است و نمی توان آنها را در پاتیل با افزودن عنصرهای آلیاژی به چدنهای با ترکیب شیمیایی استاندارد تولید کرد.

چدنهای پر آلیاژ معمولا در ریخته گریهایی تولید می‌شوند که به تجهیزات لازم برای تولید این گونه ترکیبها مجهزند.

این چدن‌ها را معمولا در کوره‌های قوس الکتریکی یا القایی ذوب می‌کنند .

در این کوره‌ها می‌توان ترکیب شیمیایی و دما را به دقت کنترل کرد.

چدنهای پر آلیاژ گران قیمت ترند و در شرایط دشوار کاربردی از چدن‌های معمولی بهتر کار می‌کنند.

می‌توان ریخته گریهایی را که این گونه چدن‌ها را تولید می‌کنند به کوره‌های عملیات گرمایی و تجهیزات آبدادن با سرمایش مجهز کرد تا از عنصرهای آلیاژی به اقتصادیترین شیوه استفاده شود.

چدن‌های آلیاژی را معمولا برای کاربرد اقتصادی و رضایت بخش در شرایط خاص انتخاب می‌کنند.

عنصرهای آلیاژی گوناگون و مشخصه‌های آنها را در سه نوع وضعیت کاری بررسی می‌شود:
کار در محیط خورنده
الف- چدن‌های نیکل دار ب – چدن‌های پرسیلیسیم
کار در دمای بالا
الف- چدن نیکل دار ب- چدن‌های پر سیلیسیم ج – چدن آلومینیم دار د- چدن سفید پرکرم

کار در محیطهای ساینده و فرساینده الف- چدن‌های سفید نیکل – کروم دار (نای هارد) ب- چدن‌های سفید پر کروم مولیبدن ج- چدن سفید کروم دار
ترکیب شیمیایی بسیاری از این چدن‌های مخصوص در مشخصات فنی استاندارد گنجانیده شده است اما بعضی از آنها ترکیب شیمیایی اختصاصی دارند.

برای دستیابی به سودمندترین خواص بعضی از این چدن‌ها را عملیات گرمایی می‌کنند.

2-چدن خاکستری آستنیتی نای ر زیست
از زمانی که اولین نوع چدن آستنیتی تهیه گردید یعنی از حدود پنجاه سال پیش تا کنون انواع زیادی از این چدن با خواص مطلوب تولید شده است.

در حال حاضر انواع مختلفی از این نوع چدن‌ها با 36-14% نیکل و همچنین مقادیر متغیری از عناصر دیگر نظیر سیلیسیم، منگنز، مس کرم و مولیبدن وجود دارد.

گروهی معروف از چدن‌های پرآلیاژ با نام تجاری نای رزیست شناخته می‌شوند و از مدتها پیش به منظور مقاومت در برابر خوردگی تولید شده اند.

مقاومت عالی این چدن‌های پرکاربرد در برابر خوردگی مدیون وجود 5/13 تا 36 درصد نیکل و 8/1تا 6 درصد کرم و در یک نوع 5/5 تا 5/7 درصد مس در آنهاست.

از چدن‌های نای رزیست برای حل مسائل خوردگی مربوط به تلمبه کردن حمل و پالایش نفت چاههای ترش اب شور، بعضی اسیدها و قلیاها استفاده می‌شود.

اغلب چدن‌های نای رزیست را می‌توان به صورت چدن خاکستری یا داکتیل تولید کرد.

چدن‌های نای رزیست در مشخصات فنی ASTM جداول 1 و 2 گنجانیده شده اند.

در برابر اکسایش در دمای زیاد و نیز در محیطهای خورنده مقاوم اند.

وجود نیکل زیاد باعث تشکیل پولکهای گرافیت در حین انجماد حتی در حضور کروم زیاد ( تا 6 درصد در چدن نوع 2b) می‌شود.

زیاد بودن مقدار نیکل از تبدیل زمینه آستنیتی نیز جلوگیری می‌کند.

خواص مکانیکی و فیزیکی چدن‌های خاکستری نای رزیست که در جدولهای 3 و 4 ارائه شده است حاکی از ریز ساختار گرافیت پولکی در زمینه آستنیتی است.

به طور کلی استحکام کششی در گسترده 170 تا 240 مگان پاسکال خواهد بود، و اگر چه چدن‌های خاکستری نای رزیست پر آلیاژند، نباید تصور کرد که پراستحکام نیز هستند.

معمولا چدن‌های نای رزیست عملیات گرمایی نمی شوند اما در بعضی کاربردها و هنگامی که قطعات ریختگی باید در دمای زیاد کار کنند آنها را باید از لحاظ ابعادی پایدار کرد.

این گونه عملیات گرمایی ساختار زمینه آستنیتی را تغییر نخواهد داد.

فازآستنیت در چدن‌ها کاملا مانند فولادها نمی تواند در درجه حرارت معمولی حفظ شود مگر اینکه نقطه Ms با افزایش عناصر مناسب به اندازه مناسبی پایین رود.

برای این منظور عناصر منگنز نیکل مس یا ترکیب کروم + نیکل که استنیت را پایدار می‌کند به کار می‌برند.

بعلت مقدار زیاد کربن در چدن اگر بخواهیم از گذار کربن به حالت ترکیبی با ناپدید شدن گرافیت و سرانجام به دست آمدن چدن سفید اجتناب شود نباید عناصر منگنز و کروم که کربورهای کمپلکس می‌دهند بیش از اندازه لازم افزوده شوند.

بنابر این نمی توان یک چدن خاکستری بر طبق فرمول مخصوص فولاد تهیه نمود.

برای اینکه چدن خاکستری استنیتی همراه با کربورهای آزاد یا بدون آنرا به دست آوریم با در نظر گرفتن اینکه افزایش مسی نباید از حد حلالیت فراتر رود، و اینکه افزایش منگنز و کروم نباید ایجاد مقدار زیادر کربور بنماید، اساسا از عنصر نیکل استفاده می‌گردد.

دامنه موارد استعمال چدن‌های خاکستری استنیتی فقط بعضی از کاربردهای ویژه را در بر می‌گیرد انواع نای رزیست زمانی که مقاومت در برابر خوردگی مورد تقاضاست، مناسب می‌باشد.

انواع غیر مغناطیسی در قطعات موتورها و ماشینهایی که قابلیت نفوذ مغناطیسی آنها باید حداقل باشد به کار می‌روند نوع minvar دارای ضریب انبساط فوق العاده کوچکی است و نوع أهزقخسهمشم در درجات حرارتی بالا مورد استعمال دارد.

چدن‌های آستنیتی بدلیل مقاومت در برابر خوردگی وابستگی شدیدی به ترکیب دارند بنابر این رعایت حدود تغییرات عناصر در محدوده‌های تعیین شده بسیار مهم است.

از آنجائیکه سیلیسیم از تشکیل کاربیدها جلوگیری نموده و باعث رسوب گرافیت می‌شود لذا بایستی با در نظر گرفتن محدوده مجاز استاندارد مقدار آنرا به بالاترین حد ممکن رساند.

نوع کاربید تاثیر مهمی بر خواص ریخته گری دارد تشکیل کاربید بیانگر این نکته است که در هنگام انجماد گرافیت کمتری رسوب نموده است و در این صورت میزان انبساط چدن در قالب کمتر می‌باشد.

بعلاوه کاربیدهای یوتکتیک کرم در مراحل انتهای انجماد نمی توانند بخوبی تغذیه شوند در نتیجه باعث ایجاد خلل و فرخ و همچنین بروز انقباضهای بین دندریتی در قطعه می‌شوند بنابر این از نظر انقباض ناشی از انجماد بهتر است که میزان کاربیدها حداقل باشد.

در بیشتر چدن‌های آوستینتی کرم وجود دارد که تشکیل کاربیدهای کرم را می‌دهد.

به هر حال کرم مقاومت در برابر خوردگی و اکسید شدن را افزایش می‌دهد و در بعضی موارد برای ایجاد مقاومت سایشی زیاد بیش از 3% کرم به آلیاژ اضافه می‌شود.

چدن‌های آوستنیتی نظیر چدن‌های خاکستری غیر آلیاژی نسبت به ضخامت حساس هستند بدین معنی که مقاطع نازکتر نسبت به مقاطع ضخیمتر دارای کاربیدهای بیشتری هستند.

همچنین مقدار کاربید با افزایش کربن معادل کاهش می‌یابد.

کربن معادل باید به نحوی انتخاب شود که از قابلیت ریخته گری تشکیل تخلخل درونی استحکام و ساختمان گرافیت مطلوبترین شرایط بدست آید، چدن آوستنیتی قادر به تولید ساختمانهای گرافیتی کامل نظیر آنچه که در چدن‌های غیر آلیاژی دیده می‌شوند نیستند.

کربن معادل طبق فرمول زیر قابل محاسبه است: ‍CE=C%+0.33% Si+0.047% Ni – 0-0055% Ni*Si% مشخصه مشترک چدن‌های استنیتی مختلف مقاومت ضعیف آنها در برابر کشش است.

این مقاومت وقتی که گرافیت ورقه ای باشد 13 تا 25 کیلوگرم بر میلیمتر مربع و وقتی که گرافیت کروی باشد 32 تا 45 کیلوگرم بر میلیمتر مربع است.

این امر ناشی از آنست که زمینه بسیار نرم می‌باشد.

اما با وجود این این زمینه بسیار قابل کشش بوده و این چدن‌ها افزایش طولی قابل اندازه گیری ای را در آزمایش کشش نشان می‌دهند حتی با گرافیت ورقه ای افزایش طول مربوطه می‌تواند به 2 تا 3 درصد برسد زمانی که گرافیت کروی باشد این اعداد به مقدار زیادی بالاتر هستند.

حتی اگر خواص مکانیکی این چدن‌ها همیشه از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار باشد، انتخاب این چدن‌ها اساسا بعلت خواص کاربردی بسیار ویژه شان توجیه می‌گردد.

انواع نای رزیست مقاومت خوبی در برابر خوردگی بوسیله اسیدها یا بوسیله نمکهای معدنی یا آلی، نشان می‌دهند.

مقاومت آنها در بسیاری از حالات به طور غیر قابل مقایسه ای بهتر از مقاومت یک چدن معمولی با یک چدن کم آلیاژ است.

انواع نی رزیست که دارای مس هستند به استثنای حالت خوردگی توسط بازها و در حالتی که باید با تمام قوا از آلوده شدن محصولات مورد عمل بوسیله مس اجتناب شود ترجیح داده می‌شوند.

در کنار اینها باید متذکر شد که انواع دارای مقدار کربن کم خواص مکانیکی بهتری داشته و علاوه بر این نوع 4 در برابر اکسید شدن در درجات حرارت بالا مقاومت بهتری دارد.

غالب چدن‌های استنیتی اصولا بعلت حضور کربورها، مغناطیس ضعیفی هستند،‌قابلیت نفوذ مغناطیسی آنها بین 1/1 تا 4/1 واقع شده است در حالی که چدن خاکستری معمولی که شدیدا مغناطیسی است قابلیت نفوذی نزدیک به 200 گوس بر ارستد دارد.

برای چدن‌های واقعا غیر مغناطیسی مانند انواع نوماگ و 556 برعکس قابلیت نفوذی پایینتر از 05/1 و گاهی اوقات پایینتر از 03/1 مورد مطالبه است.

یک چنین مقدار پایینی فقط می‌تواند در غیاب کربورها مثلا به کمک تلقیح گرافیتی کننده به دست آید.

می دانیم که آستنیت ضریب انبساط حرارتی اش بزرگتر از فریت است، در مقابل در جه سانتیگراد بین صفر و 200 درچه سانتی گراد بر عکس، آستنیت انوار غنی از نیکل ضریب انبساط حرارتی فوق العاده ضعیفی دارد.

بین صفر و 200 درجه سانتی گراد) نای رزیست معمولی (نوع 1)‌ ضریب انبساط حرارتی حدود درجه سانتی گراد دارد، این ضریب به تدریج که مقدار نیکل افزایش می‌یابد کاهش می‌پذیرد و در چدنی نی‌وار به حداقل خود یعنی بین صفر و 200 درجه سانتی گراد می‌رسد.

از این خاصیت زمانی که پایداری ابعاد باید فوق العاده دقیق باشند استفاده می‌شود مثلا برای بعضی از قطعات ماشین‌های ابزار دقیق و غیره.

چدنNicrosilal دارای خواص مکانیکی تقریبا رضایت بخش حتی در درجات حرارت بالا می‌باشد، این چدن در مقابل اکسید شدن تا حدود 900 درجه سانتی گراد نیز نسبتا خوب مقاومت می‌کمند.

با وجود این مقاومت در برابر اکسید شدن Nicrosilal در درجات حرارت بالا کمتر از مقاومت آلیاژ‌های غنی از کروم ( 12 تا 35 درصد) که گاهی با فولادها و گاهی با چدن‌ها طبقه بندی می‌شوند می‌باشد.

ساختار چدن‌های آستنیتی تشریح بسیار ساده ای دارند.

این چدن‌ها از یک زمینه آستنیتی همراه با گرافیت به صورت ورقه ای یا کروی و همراه با کربورهای اتکتیک تشکیل شده است.

جدول 1_انواع چدن استنیتی 3- تاثیر عناصر آلیاژی 1-3-کربن مقدار کربن معمولا حدود 3-4/2% می‌باشد.

باید توجه داشت مقدار کربن با افزایش نیکل کاهش می‌یابد.

تقریبا 20 % کربن به ازای هر 0.2% نیکل.

در چدن‌های کم کربن آستنیتی، مقدار کربن آزاد کمی کمتر از چدن‌های غیر آلیاژی است.

2-3-مس مس نسبت به نیکل ارزان است و بهمین خاطر می‌توان مقداری از آن را جانشین نیکل نمود.

ولی اگر قرار باشد قطعه در مجاورت محلولهای قلیایی و مواد غذایی باشد استفاده از آن مناسب نمی باشد.

3-3-کروم در چدن‌های آستنیتی وجود کرم باعث افزایش سختی و افزایش مقاومت در برابر پوسته شدن حرارتی و نیز افزایش استحکام می‌شود.

در این نوع چدن‌ها کرم بصورت کاربید وجود دارد.

اگر مقدار کرم کم حدود 1% باشد می‌تواند بصورت محلول در ساختار چدن وجود داشته باشد که این مسئله باعث پایدار شدن آستنیت می‌گردد.

در چدن آستنیتی کرم دار بعلت بالا بودن مقاومت در برابر سایش ماشینکاری مشکل و هزینه آن زیاد خواهد بود.

4-3-منگنز منگنز در حدود 5/1 – 5/0 % در چدن‌های آستنیتی وجود دارد.

البته گاهی نیز بخاطر بالا بردن مقاومت در مقابل ضربه در درجه حرارتهای پایین ممکن است میزان آن به حدود 7% نیز برسد.

5-3-سیلیسیم بعلت اینکه ساختمان زمینه آستنیتی می‌باشد سیلیسیم در آن اثر چندانی ندارد و بیشتر برای رسوب ورقه‌های گرافیتها استفاده و بطور معمول مقدار آن بین 5/2 تا 2/1% می‌باشد ( نسبت به ضخامت قطعه)، با افزایش میزان سیلیسیم به حدود 5/5 تا 5/4% و کاهش کربن به مقدار 2/2 -6/1 مقاومت درجه حرارت بالا خزش و مقاومت در برابر اکسید شدن افزایش می‌یابد.

حضور بیشتر از 5/5% سیلیسیم، خطر تشکیل فاز ترد سیلیکوفریت را در قطعات بوجود می‌آورد.

6-3-فسفر فسفر باعث ترد و شکننده شدن قطعات می‌شود.

لذا در تمامی چدن‌های آستنیتی عنصری مضر می‌باشد و مقدار آن به حداکثر 08/0% محدود می‌گردد.

7-3-سایر عناصر سایر عناصر بمقدار جزیی وجود دارند که در میان آنها می‌توان از سرب آرسنیک و آنتیموان و بیسموت به عنوان عناصر مضر نام برد.

4-کنترل دقیق متغیرها تحقیق و تجربه نشان داده است که تغییرات جزئی در ترکیب درجه حرارت و سایر پارامترهای متغیر تاثیر زیادی در ساختار زمینه و میزان تخلخل دارد.

بنابر این هنگام تولید قطعات از چدن‌های آستنیتی بایستی کنترل دقیقی روی متغیرها اعمال شود.

درجه حرارت بهینه در حدود 80 درجه بالای درجه حرارت لیکوئیدوس می‌باشد.

مثلا در مورد چدنی که حاوی 20% نیکل و 8/3% کربن معادل می‌باشد درجه حرارت مناسب حدود 1350 درجه خواهد بود.

1-4-اهمیت کربن معادل انتخاب کربن معادل باید به گونه ای باشد که مطلوبت ترین شرایط از نظر قابلیت ریخته گری، تشکیل تخلخل درونی، استحکام و ساختار گرافیت بدست آید.

مثلا در مورد قطعاتی که نیاز به تغذیه گذاری دارند استفاده از چدن‌هایی که ترکیب آنها باعث بوجود آمدن کمترین درجه حرارت انجماد و بیشترین حد سیالیت مذاب می‌شوند بسیار مفید است.

بنابر این به ریخته گرانی که چدن آستنیتی تولید می‌کنند توصیه می‌شود که از چدن‌هایی استفاده نمایند که کربن معادل آنها بالاترین مقدار ممکن را دارد.

مشروط بر اینکه کربن معادل مقاطع ضخیمتر از رابطه زیر پیروی نمایند.

‍ CE=C%+0.2% Si+0.06% Ni -2-4-مسائل مربوط به ترکیب شیمیایی ترکیب شیمیایی چدن های آستنیتی تاثیر زیادی روی مقاومت در برابر خوردگی و حرارت و خواص دیگر آنها دارد.

بنابر این بایستی محدوده تعیین شده عناصر آلیاژی را دقیقا حفظ نمود.

تا کنون بررسیهای زیادی در مورد دو عنصر کربن و سیلیسیم بخصوص تاثیر آنها بر روی کربن معادل صورت گرفته است.

سیلیسیم عنصری است که باعث رسوب گرافیت می شود، بنابر این با توجه به محدوده مجاز، بهتر است از بالاترین حد سیلیسیم استفاده نمود تا به این ترتیب از تشکیل کاربید جلوگیری شود.

ذکر این نکته ضروری است که هر نوع کاربید،‌تاثیر به سزایی بر روی خواص قطعه ریختگی دارد.

برای مثال تشکیل کاربید نشان می دهد که در هنگام انجماد گرافیت کمتری رسوب کرده و نتیجتا میزان انبساط چدن در قالب کمتر است.

در ضمن کاربیدهای یوتکتیکی کرم در مراحل نهایی انجامد بخوبی تجزیه نمی شوند در نتیجه باعث به وجود آمدن خلل و فرج و نیز به وجود آمدن انقباض های بین دندریتی در قطعه می شود.

در نتیجه از نظر انقباض ناشی از انجماد بهتر است که میزان کاربیدها حداقل باشد.

در بعضی از چدن های آستنیتی چه با گرافیت ورقه ای و چه با گرافیت کروی، معمولا کرم وجود دارد که تشکیل کاربیدهای کرم را تشدید می نماید.

کرم می تواند تا میزان 5/0 % در آستنیت حل شود.

باید توجه داشت که با تشکیل کاربید کرم پایدار، تنش تسلیم افزایش یافته و سختی زیاد می گردد وجود بیش از 1% کرم در قطعات با ضخامت متوسط باعث کاهش سریع ازدیاد طول نسبی و مقاومت در مقابل ضربه خواهد شد با این حال کرم باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و اکسید شدن می گردد.

در جائی که مقاومت به سایش زیادی مد نظر باشد ممکن است بیش از 3% کرم به آلیاژ اضافه شود.

بعنوان مثال 20% حجم چدن نشکن آستنیتی (S-Ni-Si-Cr) 30-5-5 راکاربید تشکیل می دهد که به همین علت مقاومت در برابر خوردگی و سایش این چدن بسیار بالا است و از آن برای ساخت پمپهایی که مایعات شیمیایی شن و ذرات جامد دیگر را انتقال می دهند استفاده می گردد.

چدن های آستنیتی نظیر چدن های خاکستری و چدن های غیر آلیاژی با گرافیت کروی، نسبت به ضخامت حساس هستند، بدین معنی که مقاطع نازکتر نسبت به مقاطع ضخیم تر دارای کاربید بیشتری هستند، همچنین مقدار کاربید با افزایش کربن معادل کاهش می یابد.

5-خواص مجموعه از خواص چدن آستنیتی که در مقایسه با فلزات ریختگی دیگر بی نظیر می‌باشد شامل موارد زیر می‌باشد: مقاومت در برابر خوردگی خواص خوب انبساطی ( حداقل تغییر ابعاد در اثر تغییر درجه حرارت) مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون بهبود خواص در درجه حرارتهای پائین ( دمای تبدیل شکست نرم به ترد پائین) استحکام و چقرمگی بهبود مقاومت سایشی قابلیت ماشین کاری بالا و مناسب خاصیت غیر مغناطیسی مفید بعلت اینکه چدن‌های آستنیتی نسنت به فولادها، دارای کربن بیشتر و درجه حرارت ریختگی کمتری هستند لذا دارای سطح ریخته گری بهتری می‌باشند.

از آنجائیکه معمولا راندمان ریخته گری قطعات از جنس چدن آستنیتی بالا است لذا می‌توان آنها را با هزینه‌های پائین تر تولید نمود.

6-کاربردهای چدن نای رزیست مقدار نیکل و کروم در انواع مختلف چدنهای نای رزیست بسته به محیط کاربرد متغیر است.

چدنهای خاکستری نای رزیست نوع 1 و 1b که نیکل کم دارند با 5/5 تا 5/7 درصد مس تقویت می‌شوند تا به خوبی در برابر خوردگی مقاومت کنند.

چدن نای رزیست نوع 1 به سبب مقاومت در برابر خوردگی در سولفریک اسید رقیق و غلیظ هوانداده، شهرت خوبی به دست آورده است.

از تلمبه‌های دنده ای ساخته شده از چدن نای رزیست نوع 1 برای انتقال سولفوریک اسید استفاده می‌شود.

این چدن آلیاژی در آب دریا نیز به خوبی کار می‌کند.

چدن نوع 1b بیشتر کروم دارد و در نتیجه مقاومت آن در برابر خوردگی فرسایشی بهتر،‌ و سختی و استحکام کششی آن بیشتر است.

چدن خاکستری نای رزیست نوع 2 شناخته شده ترین چدن در گروه است انتخاب این چدن غالبا به سبب مقاومت آن در برابر خوردگی در محیطهای گوناگون و استفاده موفقیت آمیز از آن در طیف گسترده ای از کاربردهاست.

چدن نوع 2 برای کار در محیطهای شدیدا خورنده بخار و حمل و نقل محلولهای قلیایی سوز آور و امونیاکی بسیار مناسب است.

هنگامی که چدن‌های نای رزیست در محیط هیدروژن سولفید قرار گیرند، لایه ای از سولفید تشکیل می‌دهند که از فلز پایه در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند.

آهنگ خوردگی ناچیز این لایه دلیل کاربرد گسترده چدنهای نای رزیست در صنعت نفت است.

در این صنعت از چدن‌های نای رزیست برای تلمبه کردن و حمل و نقل نفت خام ترش استفاده می‌شود.

هر ساله تعداد بسیاری قطعات ریختگی چدن نای رزیست برای کار در آب دریا به ویژه برای تلمه‌ها و شیرها خریداری می‌شود.

در چنین کاربردهایی این چدن برتریهای قابل توجهی بر چدن‌های غیر آلیاژ یا کم آلیاژ دارد.

این برتریها به ویژه از لحاظ تحمل سرعت زیاد سیال و سازگاری گالوانیکی با فلزهای ناهمجنس اهمیت دارد.

چدن‌های نای رزیست در برابر فولاد روپینه کاری شده آلیاژ‌های آلومینیم و چدن خاکستری غیر آلیاژی همچون کاتد عمل می‌کنند اما در برابر نوارهای فولاد زنگ نزن در شریهایی از جنس چدن نای رزیست با موفقیت استفاده می‌شود.

پروانه‌ها و پره‌های از جنس فولاد زنگ نزن در بدنه تلمبه‌ها یی از جنس چدن نای رزیست بسیار خوب کار می‌کند چدن‌های نای رزیست به سبب داشتن مقدار زیادی نیکل در پردازش سدیم هیدروکسیدها یا سود سوز آور به ویژه هنگامی که میزان الودگی فراورده باید بسیار اندک باشد به کار می‌آیند.

در این کاربرد استفاده از چدنهای نوع D-4, D-3, 3 با 28 تا 32 درصد نیکل ترجیح داده می‌شود.

چدن‌های داکتیل نای رزیست نوع D-2, D-28, D-3, D-4 در برابر فرسایش حفره زایی در شرایط سخت مقاومت عالی دارند.

پروانه قایقهای کوچک و پره تلمبه‌های ساخته شده از چدن نای رزیست نوع D-2 بهتر از انواع برنزی یا فولادی زنگ نزدن 430 کار می‌کنند.

1-6-چدن‌های نیکل دار برای کار در دماهای زیاد چدن های خاکستری نیکل دار قدیمیترین گروه چدن های پر آلیاژ برای کار در دمای زیاد محسوب می شوند.

از این چدن های آستنیتی می توان در گستره دمایی 400 تا 820 درجه سلسیوس (750 تا 1500 درجه فارنهایت) به نحو موثر استفاده کرد.

اگرچه استحکام کششی چدن های خاکستری نای رزیست در دمایی کمتر از 550 درجه سلسیوس از استحکام کششی چدن های کم آلیاژ چندان بیشتر نیست اما در دماهای زیاد چدن های نای رزیست برتری قابل توجهی دارند.

مقاومت چدن های نای رزیست در برابر اکسایش در دماهای بالاتر از 600 درجه سلسیوس از مقاومت چدن های غیر آلیاژی و کم آلیاژ بسیار بیشتر است.

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 سوپاپ موتور اتومبیلها و چند راهه های دود، محفظه توربین گازی وغلتکهای خمکاری شیشه تخت مناسب اند.

غلتکهای درون کوره ها که از چدن نای رزیست ساخته می شوند با موفقیت در دماهایی نزدیک به 700 درجه سلسیوس کار می کنند، زیرا در برابر اکسایش و شکل دادن تا این دما مقاوم اند.

چدن های خاکستری نای رزیست در مجاورت بخار نیز امتحان خود را پس داده اند.

چدن های نوع 1،3 و 4 در برابر فرسایش بخار تر در دماهایی تا 500 درجه سلسیوس مقاوم اند.

چدن های نای رزیست پر کروم تر،‌یعنی 2b,4 (دارای 3 تا 6 درصد کروم) در برابر رشد و اکسایش در مجاورت بخار و در دماهای تا 600 درجه سلسیوس مقاوم اند.

از چدن های نوع 2b,3 برای ساختن دیافراگم توربین، شیرها، قطعات شیر، و حلقه های افشانک برای کار درمجاورت بخار تر استفاده می شود.

ضریب انبساط خطی چدن های نای رزیست به سبب داشتن زمینه استنیتی از ضریب انبساط خطی چدن های پرلیتی یا فریتی غیر آلیاژ یا کم آلیاژ بیشتر است.

چدن نوع 5 از این قاعده مستثنی است.

ضریب انبساط چدن نای رزیست نوع 1 به ضریب انبساط آلیاژ آلومینیم مورد استفاده در ساخت پیستون موتورهای هواپیما و موتورهای درونسوز اتوبوسها و کامیونها بسیار نزدیک است.

از چدن نای رزیست نوع 1 برای ساختن مغزیهای شیار فوقانی این پیستونها استفاده می شود.

این مغزیها که سخت تر و در برابر فرسایش مقاومت ترند در برابر مالش و کوبش مداوم رینگ پیستونها در دماهای زیاد از آلیاژ های آلومینیمی بسیار پایدار ترند.

عمر پیستونها را بسیار افزایش می دهند و عملکرد موتور را بهبود می بخشند.

محفظه های توربین گازی و توربوشارژرهای ساخته شده از چدن نای رزیست نوع 4 با موفقیت کار کرده اند.

2-6-کاربرد قطعات چدن آوستنیتی از چدن های آوستنیتی برای تولید محصولاتی استفاده می شود که بایستی در محیط های گوناگون در برابر خوردگی پوسته شدن مقاوم باشند و در درجه حرارتهای بالا تا 800 درجه سانتیگراد رشد و خزش آنها نسبتا کم باشد.

البته این آلیاژ ها بخاطر خواص خوب انبساطی الکتریکی غیر مغناطیسی بودن و سایر خصوصیات خوب فیزیکی مصارف بسیار زیادی دارد.

همچنین از آن در تولید قطعاتی که در درجه حرارتهای زیر صفر بکار گرفته می شود نیز استفاده می گردد.

کاربرد اصلی این چدن ها در تولید رینگ پیستون های موتورهای دیزلی، پمپ ها و شیرهای مورد استفاده در صنایع نمک زدایی، شیمیایی، نفت و تمام صنایع که آب یا سایر مایعات خورنده حمل می نمایند، همچنین برای تولید توربوشارژهای لوله های اگزوز، شیرهای مقاوم در درجه حرارتهای بالا، کمپرسورها،‌کلیدهای الکتریکی و پروانه های کشتی ها می باشد.

مقاومت خوب چدن های آوستنیتی در برابر خوردگی در آب دریا از مهمترین عواملی است که استفاده از این نوع چدن را روز افزون نموده است.

7-عوامل موثر در ریخته گری قطعات چدن آستنیتی بی عیب بودن قطعات ریختگی از جنس چدن آستنیتی، علاوه بر اینکه به روشهای راهگاهی وتغذیه گذاری مربوط است معمولا به عوامل دیگری نیز بستگی دارد که بعضی از آنها از نظر اندازه قطعه ریختگی، استحکام قالب ترکیب شیمیایی درجه حرارت ریختن و جوانه زایی،‌خود با یکدیگر وابستگی دارند.

همیشه در نظر داشته باشید که چدن های آستنیتی با گرافیت ورقه ای از نظر خصوصیات انقباضی و سایر خصوصیات ریخته گری شباهتی با چدن خاکستری نداشته برای قطعات چدن آستنیتی بایستی مناسبترین مدل ساخته شود،‌ انقباض انجماد مدل از جنس چدن آستنیتی 65/0 % می باشد در حالی که مقدار آن برای قطعاتی از چدن معمولی 85/0 % می باشد.

بطور کلی تا آنجا که امکان دارد طراحی یک قطعه چدن آستنیتی باید دارای مقاطع یکنواخت باشد و در صورتیکه وجود مقاطع ضخیم تغذیه گردد.

استحکام و سختی زیاد قالب از عوامل بسیار مهم است.

قالب بایستی توانایی مقاومت در برابر فشار فرواستاتیکی و فشاری که در اثر رسو ب گرافیت بوجود می آید را داشته باشد.

8- مواد اولیه نوع جنس : Ni – resist – چدن خاکستری آستینتی غامر موجود: فروسیلسیم – نیکل- فرو منگز – فرروکروم –مس -شمش چدن کلاج 9- تجهیزات قالبگیری: 1- بیل ریخته‌گری 2- سرند 3- درجه برای قالبگیری 4- صفحه زیر درجه‌ای 5- ماله 6- کوبه 7- کارد و تسمه 8- ابزار قاشقی 9-ابزار باشنه 10- سیخ هوا 11- میله و پیچ مدل درآور 12- ماسه مناسب(ماسه موجود در کارگاه) 10-تجهیزات ذوب 1- کوره زمینی 2- بوته 3- انبر طوق 4- باتیل 5- کمچه دونفره 11-عملیات بار ریزی ریختن مذاب به داخل قالب می‌تواند توسط پاتیل یا ملاقه انجام گیرد که معمولاً باید نکاتی رعایت شود.

اولاً قبل از بارریزی مسیر حرکت مشخص باشد دوماً انتقال مذاب به قالب با سرعت و در زمان مناسب ریخته شود و از قطع و وصل کردن مذاب در هنگام ریختن خودداری شود و همچنین مذاب باقی‌مانده در ته بوته یا پاتییل باید کاملاً تخلیه شود و تبدیل به شمش گردد.

پس از اتمام عملیات بار ریزی بعد از مدتی قطعات را از ماسه درآورده و تمیز می‌کنیم تا سایر آزمایشات شامل تست سختی، متالوگرافی- خوردگی بر روی آن انجام شود.

12-نحوه آزمایش ابتدا بوته را برای جلوگیری از شک حرارتی پیش گرم کرده و از کوره بیرون آوردیم.

سپس جهت شارژ آن را تمیز می‌کنیم و بعد چدن کلاچ را همراه فرومنگز و فرووکروم و نیکل داخل بوته گذاشته و بوته را توسط گیره داخل کوره قرار دادیم و درب کوره را توسط دو بوته فرسوده بسته طوری که شعله به مقدار کمی بیرون بزند تا راندمان حرارتی بالا برود.

سپس شیر سوخت را باز کرده و همزمان کوره را روشن کردیم پس از زمان یک ساعت و ده دقیقه ذوب آماده شد بعد کوره را خاموش کرده سپس روکش سیم مسی را سوزانده و مس خالص را به مقدار لازم به داخل ذوب اضافه می‌کنیم همچنین فرو سلیس را اضافه کرده و به مدت 15-10 دقیقه به طول انجامید تا ذوب کامل به دست آمد سپس کوره را خاموش و شیر سوخت را بسته و بعد از پوشیدن لباس و کلاه ایمنی توسط گیره بوته را از داخل کوره بیرون آورده و داخل کمچه گذاشته سپس بوته را بلند کرده و بارریزی در قالب را انجام دادیم.

(برای جلوگیری از ورود سربارخ و آشغال سطح ذوب را توسط کفگیر تمیز کردیم.) 13-محاسبه شارژ با توجه به جدول 1 چدن مورد نیاز آزمایش نوع 1a می‌باشد و برای رسیدن به میزان درصد ردر رنج این نوع چدن نیاز به عناصر : Cr , mn, Cu, Ni, Si می‌باشد.

برای اضافه کردن این عناصر Si Cr , mn,به صورت فرو، درصد Si, cu, %72-75 به صورت خالص و بقیه بار مورد نظر تا سقف 10 کیلو از شمش چدن کلاج (7کیلو) با این آنالیز %Si = %1-1.2 , %C =%4 -4.20 %mn=%03-050 می‌باشند.

1-13محاسبه Si درصد مورد نیاز) ) درصد فرو)) فروسلیس در شمش چدن کلاج si میزان 1/100=x/7=70 gr کل در بارs i 150+ 70=220 gr در بارsi میزان درصد =x/100=0.22/10=%2.2 2-13محاسبه mn درصد مورد نیاز درصد فرو فرومنگز میزان در شمش چدن کلاج = در بار mnکل = 130+30=160 gr میزان درصد در بار = 3-13محاسه Cr درصد مورد نیاز فروکروم درصدر فرو فروکروم 4-13محاسبه Cu درصد مورد نیاز درصد مورد نیاز .

5-13 محاسنه نیکل 6-13محاسبه C در شمش چدن کلاج Cمیزان = در بار C میزان درصد 7-13محاسبه کربن معادل CE = %C +% 0.33 Si +% 0.047 Ni - %0.0055 Ni × Si CE = %2 .8 + %072+%0.7- %0.18 = %4 14- نتایج 1-14ساختار پس 1 ج نمونه ساختار آلیاژ با توجه به اینکه Ni %15 در آلیاژی است زمینه کاملاً آستنیتی و در حضور CR همراه با مقداری کاربید کروم با رسوب رشته‌های کرمی شکل گرافیت دیده شد.

2-14سختی از نمونه چند سختی گرفته شد و نتیجه آن 138 برینل 3-14تست خوردگی نمونه‌هایی از جنس این آلیاژ و چدن خاکستری موجود در کارگاه جهت مقاایسه در محیطهای اسید کلریدریک رقیق و اسید سولفوریک غلیظ نگه داشته و نتیاج زیر حاصل گردید.

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 متالورژی کار بردی چدنها جلد اول وجلد دوم، تالیف مرعش مرعشی قطعات ریختگی چدنی «خواص مکانیکی» تالیف:گری ف.راف.

جان داو و دیگران، ترجمه محمدرضا فضلی متالورژی ساختاری تالیف آلبر ورسی، ژولین وید، ترجمه فریدون اشرفی، انتشارات دانشگاه آزاد.