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.