عملیات حرارتی چدن‌ خاکستری

عملیات حرارتی چدن ها با روش های مختلفی انجام می شود که در این مقاله هرکدام به طور جامع و کامل توضیح داده شده اند. بهتر است ابتدا در مورد چدن بیشتر توضیح بدهیم.

چدن چیست؟

چدن (cast iron) عضوی از خانواده‌ آلیاژهای آهنی و یکی از پرکاربردترین آلیاژهای مورد استفاده در صنعت است. کربن چدن ها از رنج 2 تا 4 درصد است و سیلسیم در این آلیاژها نقش اساسی بازی می‌کند.

در چدن ها کربن به دو صورت حضور دارد:

الف- به شکل پایدار که خود را به صورت گرافیت نشان می دهد.

ب- به شکل ناپایدار و ترکیبی که خود را به صورت سمنتیت نشان می دهد.

انواع چدن ها

1- چدن خاکستری

2- نشکن

3- گرافیت فشرده

4- چکش خوار

5- سفید

عملیات حرارتی چدن‌ خاکستری

از آن جا که چدن خاکستری زمینه ی فلزی ای مشابه با فولاد دارد پس عملیات حرارتی پذیر است.

عملیات حرارتی که برای بهبود بعضی تغییرات ناشی از ریخته گری و یا خنک کردن قطعه صورت می گیرند،

عبارت اند از:

1- تنش زدایی:

چدن ها بعضی اوقات دچار تغییر ابعادی می شوند. این تغییرات ابعادی ناشی از تنش باقیمانده هنگام سردسازی غیر یکنواخت در حین ریخته گری است.

برای از بین بردن تنش های باقیمانده داخلی و نرم کردن قسمت های سخت شده لازم است که تنش زدایی صورت گیرد.

در عملیات حرارتی چدن این مرحله شامل گرم کردن آهسته تا دمایی بین 500 و 600 درجه سانتی گراد، نگهداری در این دما به مدت سه تا پنج ساعت و سردسازی آهسته آن ها تا دمایی بین 150 و 250 درجه سانتی گراد است.

2- آنیل:

این عملیات برای بهبود ماشین کاری صورت می گیرد. سختی بالای چدن خاکستری ناشی از کربن ترکیبی آن است. برای کاهش سختی و بهبود ماشین کاری عملیات آنیل صورت میگیرد.

عملیات آنیل کردن شامل گرم کردن تا دمای 850 تا 950 درجه سانتی گراد، نگهداری در این دما به مدت یک الی دو ساعت و سپس سردسازی در هوای آزاد است.

3- سخت کاری و تمپر کردن:

چدن هایی که نیاز به مقاومت به سایش داشته باشند می توانند سختکاری و تمپر شوند. پرلیت موجود در ریزساختار چدن با اعمال گرما می تواند به فاز آستنیت تبدیل شود و سپس با سردسازی سریع در آب یا روغن به مارتنزیت تبدیل می شود.

چدن سخت شده به جهت افزایش چقرمگی، از بین رفتن تنش های به وجود آمده از کوئنچ و کاهش سختی باید تحت تمپر قرار گیرد.

این فرآیندها به این صورت انجام میگیرد که ابتدا چدن تا دمای 800 تا 900 درجه سانتی گراد گرم میشود و سپس سردسازی نمونه در آب یا روغن و بعد از آن عملیات تمپر در دمایی بین 350 تا 450 به مدت یک ساعت صورت میگیرد.

البته که باید توجه داشت این زمان ها و دما ها به ضخامت، شکل، ابعاد و جنس نمونه بستگی دارد.

چدن مالیبل:

چدن مالیبل در دو مرحله ساخته می شود. در مرحله اول چدن سفید ساخته می شود و در مرحله ی بعدی با انجام آنیل تبدیل به چدن مالیبل است.

این عملیات به این صورت است که چدن را تا دمای 900 تا 950 درجه سانتی گراد گرم می کنند و سپس در این دما نگه می دارند تا کربن های ترکیبی به گرافیت تجزیه شوند.

در این مرحله ساختار چدن به صورت گرافیت و آستنیت در می‌آیند و بعد از سردسازی و با توجه به سرعت سردسازی به ریزساختار گرافیت، پرلیت و سمنتیت ثانویه یا فریت تبدیل می شوند.

آنیل مرحله دوم در دمای استحاله ی پرلیتی که 720 تا 760 درجه سانتی گراد است، صورت می گیرد.

.