چدن یک آلیاژ کربن آهن با محتوای کربن بیشتر از 2.11 ٪ است (به طور کلی 2. {4}}} ٪). این یک آلیاژ چند عنصر با آهن ، کربن و سیلیکون به عنوان اجزای اصلی است و حاوی ناخالصی های بیشتری مانند منگنز ، گوگرد و فسفر نسبت به فولاد کربن است. بعضی اوقات ، به منظور بهبود خصوصیات مکانیکی یا خصوصیات فیزیکی و شیمیایی چدن ، می توان مقدار مشخصی از عناصر آلیاژ را برای به دست آوردن چدن آلیاژ اضافه کرد.
با توجه به اشکال مختلف گرافیت در چدن ، چدن را می توان به انواع زیر تقسیم کرد:
1. چدن خاکستری
گرافیت موجود در چدن در پوسته ها وجود دارد.
2. چدن قابل انعطاف
گرافیت موجود در چدن در فلوکول ها وجود دارد. این امر با آنیل شدن مقدار مشخصی از چدن سفید در دمای بالا برای مدت طولانی بدست می آید. خصوصیات مکانیکی آن (به ویژه چقرمگی و انعطاف پذیری) از چدن خاکستری بالاتر است ، بنابراین معمولاً آن را چدن قابل انعطاف نامیده می شود.
3. چدن چدن
گرافیت موجود در چدن به شکل کروی وجود دارد. قبل از ریختن آهن مذاب پس از درمان کروی به دست می آید. این نوع چدن نه تنها از ویژگی های مکانیکی بالاتری نسبت به چدن خاکستری و چدن قابل انعطاف برخوردار است ، بلکه یک فرآیند تولید ساده تر از چدن قابل انعطاف دارد و خواص مکانیکی آن از طریق عملیات حرارتی می تواند بیشتر بهبود یابد ، بنابراین کاربرد آن در تولید بیشتر و گسترده تر می شود.
تأثیر کک نفتی گرافیت در انواع مختلف چدن را می توان از جنبه های زیر تجزیه و تحلیل کرد:
1. تأثیر بر روی چدن خاکستری:
گرافیت در چدن خاکستری به شکل پوسته است. قدرت ، انعطاف پذیری و چقرمگی گرافیت پوسته تقریباً صفر است. حضور گرافیت معادل وجود سوراخ ها و ریزگردها است. این نه تنها تداوم ماتریس را از بین می برد و سطح نیروی مؤثر ماتریس را کاهش می دهد ، بلکه غلظت استرس را در نوک پوسته گرافیت نیز تشکیل می دهد و باعث می شود مواد شکستگی شکننده ایجاد کنند. بنابراین ، مقاومت کششی و انعطاف پذیری چدن خاکستری کم است ، اما مقاومت فشاری ، سختی و مقاومت سایش عمدتا به ماتریس بستگی دارد. حضور گرافیت تأثیر کمی بر روی آنها دارد. مقاومت فشاری چدن خاکستری به طور کلی 3-4 برابر استحکام کششی است.
2. تأثیر بر آهن انعطاف پذیر:
گرافیت در آهن داکتیل کروی است ، که تأثیر کمی بر روی ماتریس فلزی دارد و باعث می شود ماتریس مداوم تر شود ، و پدیده غلظت استرس ناشی از کشش به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، در نتیجه افزایش میزان استحکام ماتریس از 30 ~ 50 ٪ از چدن خاکستری به 70 ٪ ~ 90 ٪ افزایش می یابد. این امر باعث می شود مقاومت کششی ، انعطاف پذیری ، چقرمگی و استحکام خستگی آهن انعطاف پذیر نه تنها بالاتر از سایر آهن های ریخته گری ، بلکه قابل مقایسه با فولاد ریخته گری با سازه های مربوطه باشد.
3. تأثیر بر روی چدن ورمی:
گرافیت موجود در چدن ورمی به شکل کرم است. این شکل از گرافیت اثر برش کمتری بر روی ماتریس فلزی نسبت به گرافیت Flake دارد ، اما بیشتر از گرافیت کروی است. خصوصیات مکانیکی چدن ورمی بین چدن خاکستری و چدن چدن است. این قدرت و استحکام خوبی دارد ، ضمن حفظ عملکرد خوب ریخته گری و عملکرد جذب لرزش آهن خاکستری.
4. کنترل ترکیب شیمیایی:
Graphite Petroleum Coke به عنوان کاربوریزر استفاده می شود و میزان نیتروژن آن تأثیر قابل توجهی در عملکرد چدن دارد. برای هر 10ppm افزایش در محتوای نیتروژن ، قدرت چدن خاکستری می تواند با 5 تا 7 مگاپیکاسن افزایش یابد و سختی را می توان با 3 تا 4HBW افزایش داد. مقدار مناسب نیتروژن می تواند طول پوسته های گرافیتی را کوتاه کند ، درجه خم شدن را افزایش دهد ، انتهای آن را منفعل کند ، نسبت ابعاد را کاهش دهد ، مروارید ماتریس را تثبیت کند ، ساختار دانه را تصفیه کند و استحکام و سختی کششی ریخته گری را بهبود بخشد. با این حال ، هنگامی که میزان نیتروژن چدن از نقطه بحرانی (که به طور کلی در حدود 140ppm در نظر گرفته می شود) فراتر می رود ، منافذ نیتروژن در ریخته گری تولید می شود.
5. تأثیر بر مورفولوژی گرافیت:
استفاده از کک گرافیت نفتی می تواند بر مورفولوژی گرافیت در چدن تأثیر بگذارد و در نتیجه بر عملکرد چدن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، مقدار مناسبی از نیتروژن می تواند کروی گرافیت را ترویج کند ، سرعت خزش را کاهش دهد و تمایل ریخته گری ها را برای تشکیل حفره های انقباض و انقباض افزایش دهد.
به طور خلاصه ، تأثیر کک نفتی گرافیت بر روی انواع مختلف چدن عمدتاً در تغییر مورفولوژی گرافیت ، کنترل ترکیب شیمیایی و خصوصیات مکانیکی نهایی چدن منعکس می شود. انواع مختلف چدن دارای حساسیت های متفاوتی نسبت به محتوای عنصر در کک گرافیت نفتی است ، بنابراین در تولید واقعی ، لازم است کک نفتی گرافیتی مناسب را با توجه به نوع خاص چدن و نیازهای عملکرد انتخاب کنید.
