چدن چكش خوار
چكيده :
چدن چكش خوار يك آلياژ آهن ـ كربن به عمل آمده تحت گرماست كه در شرايط ريخته گري به حالت انجماد درمي آيد. با يك ساختار بدون گرافيت. يعني ميزان كل كربن به شكل محكم شده (سيماني شده) وجود دارد. (Fe3C)
دو گروه از چدن هاي چكش خوار مشخص شده است. (چدن چكش خوار ميان سفيد و ميان سياه) كه بوسيله تركيب شيميايي، چرخه دما و زمان جريان گداختگي ، فضاي گداختگي و

ويژگي ها و ريزساختار حاصل از آن تشخيص داده مي شود.
چدن چكش خوار يك آلياژ ـ آهن ـ كربن به عمل آمده تحت گرما است. كه در شرايط ريخته گري به حالت انجماد درمي آيد. دو گروه از چدن هاي چكش خوار مشخص شده است. (چدن چكش خوار ميان سفيد و ميان سياه) كه بوسيله تركيب شيميايي، چرخه دما و زمان جريان گداختگي ، فضاي گداختگي و ويژگي ها و ريزساختار حاصل از آن تشخيص داده مي شود.

چدن چكش خوار ميان سفيد :
ريزساختار چدن چكش خوار ميان سفيد بستگي به اندازه بخش دارد. بخش هاي كوچك شامل پرليت و كربن بازپخت در زمينه فريتي هستند. در بخش هاي بزرگ سه منطقه وجود دارد:
ـ منطقه سطح كه شامل فريت (آهن) خالص است.
ـ منطقه مياني كه داراي كربن بازپخت و فريت (آهن) و پرليت است.
ـ منطقه هسته شامل پرليت، كربن بازپخت و دخول فريتي.
ريزساخت نبايد شامل گرافيت ورقه باشد.
چدن چكش خوار پرليتي و ميان سياه :

ريزساختار چدن چكش خوار ميان سياه يك قالب و زمينه ضرورتاً از فريت (آهن) دارد.
ريزساختار چدن چكش خوار پرليتي داراي كي قالب برطبق درجه مشخص شده از پرليت يا محصولات تغيير شكل محصولات سخت شده است.
گرافيت به شكل برآمدگي هاي كربن بازپخت وجود دارد. ريزساختار نبايد شامل گرافيت ورقه باشد.

سيستم تعيين (انتخاب) چدن چكش خوار :

تعيين براساس ISO 5922 (1981) چدن چكش خوار شامل يك حرف نشانگر نوع آهن و دو عدد نشانگر قدرت كششي و دو عدد نشانگر امتداد حداقل است.
الف) حروف كه نشانگر نوع چدن چكش خوار هستند مي توانند باشند:

W ـ براي چدن چكش خوار ميان سفيد
B ـ براي چدن چكش خوار ميان سياه
P ـ براي چدن چكش خوار پرليتي
پس از اين حرف يك فاصله بكار مي رود.

ب) اولين دو عدد نشانگر قدرت كششي حداقل است. برحسب نيوتن در هر ميلي مترمربع، از يك قطعه آزمايشي به قطر ۱۲ ميلي متر تقسيم بر ۱۰ ـ براي مثال: اگر حداقل قدرت كششي N/mm2 350 باشد عدد تعيين ۳۵ خواهد بود.
ج) دو عدد بعدي نشانگر امتداد حداقل است. (L0 = 3d) بعنوان درصدي از قطعه آزمايشي به قطر ۱۲ ميلي متر. يك عدد صفر بايد اولين عدد باشد وقتي كه مقدار كمتر از ۱۰% باشد براي مثال اگر حداقل امتداد ۴% باشد عدد تعيين ۴ است و اگر حداقل امتداد ۱۲% باشد عدد تعيين ۱۲ است.
براي مثال عدد تعيين چدن چكش خوار ميان سفيدي كه داراي حداقل قدرت كششي N/mm2 400 و حداقل امتداد ۵% هنگاميكه بر روي يك قطعه آزمايشي به قطر ۱۲ ميلي متر اندازه گيري مي شود. W40_05 خواهد بود.

تركيب شيميايي چدن چكش خوار :
تركيب شيميايي چدن چكش خوار عموماً مطابق با محدوده داده شده در جدول ۱ است. مقادير كوچك كُرُم (۰۳/۰% تا ۰۱/۰%) ـ بور (۰۰۲۰/۰%) ـ مس (۰/۱% < ) ـ نيكل (۸/۰% تا ۵/۰%) و موليبدن (۵/۰% تا ۳۵/۰%) نيز گاهي وجود دارند.
جدول (۱) : تركيب شيميايي چدن چكش خوار

% تركيب عنصر
۹۰/۲ ـ ۱۶/۲ كربن
۹۰/۱ ـ ۹۰/۰ سيليسيوم
۲۵/۱ ـ ۱۵/۰ منگنز
۲۰/۰ ـ ۰۲/۰ سولفور
۱۵/۰ ـ ۰۲/۰ فسفر

خصوصيات مكانيكي آهن چكش خوار :
آهن چكش خوار، مانند آهن نرم (واكتيل) مقدار قابل ملاحظه اي نرمي و سفتي را به دليل تركيب آن از گرافيت گره دار و قالب فلزي كم كربن دارد.
به هر حال به علت روشي كه در آن گرافيت شكل مي گيرد در آهن چكش خوار، گره ها به درستي كروي نمي شوند آنگونه كه در آهن نرم (واكتيل) هستند ولي به شكل نامنظم و بي قاعده

جمع مي شوند.
آهن چكش خوار و آهن نرم (واكتيل) براي بعضي از كاربردهايي كه در آن نرمي و سفتي مهم هستند بكار مي روند. در بسياري از موارد انتخاب بين آهن نرم و چكش خوار براساس اقتصاد يا دسترسي به آن است بجاي اينكه براساس ويژگي ها و خصوصيات باشد.
در كاربردهاي خاصي به هر حال آهن چكش خوار يك مزيت مشخص دارد. آن ترجيح داده مي شود براي ريخته گري بخش كوچك :
ـ براي قسمتهايي كه بايد سوراخ شده، تازه درست مي شوند و يا با سرما شكل داده مي شوند.
ـ براي قسمتهايي كه نياز به حداكثر قابليت تراش را دارند.

ـ براي قسمتهايي كه بايد اثر مقاومت خوبي را در دماهاي پايين حفظ كنند.
ـ براي قسمتهايي كه مقاومت را مي پوشانند (فقط آهن چكش خوار)

آهن نرم (واكتيل) مزيت واضحي دارد جائيكه انقباض تبديل به حالت انجماد براي پرهيز از قطرات گرم به مقدار كم مورد نياز است و يا جائيكه آن بخش بيش از حد ضخيم است و اجازه نمي دهد. تبديل به انجماد همانند آهن سفيد انجام شود (تبديل به انجماد مانند آهن سفيد در تمام يك بخش براي توليد آهن چكش خوار ضروري است.)

ريخته گري هاي آهن چكش خوار در ضخامت هاي بخشي در محدوده از حدود ۵/۱ تا ۱۰۰ ميلي متر و وزن هاي كمتر از ۰۳/۰ تا ۱۸۰ كيلوگرم يا بيشتر توليد مي شود.
ويژگي هاي مكانيكي قطعات آزمايشي چدن چكش خوار بايد مطابق با ارقام داده شده زير باشد:
جدول (۲): خصوصيات مكانيكي چدن چكش خوار ميان سفيد
سختي
HB امتداد
(L0=3d) min 2/0% فشار نمونه N/mm2 قدرت كششي
N/mm2 قطرقطعه آزمايشي
به ميلي متر معيار تعيين
۲۳۰
۲۰۰
۲۲۰
۲۲۰ ۳ ـ ۵
۸ ـ ۱۵
۴ ـ ۸
۴ ـ ۱۰ ـــ
۲۱۰ ـ ۱۷۰
۲۳۰ ـ ۲۰۰
۲۸۰ ـ ۲۳۰ ۳۶۰ ـ ۳۴۰
۳۸۰ ـ ۳۲۰
۴۲۰ ـ ۳۶۰
۴۸۰ ـ ۴۰۰ ۱۵ ـ ۹
۱۵ ـ ۹
۱۵ ـ ۹
۱۵ ـ ۹ W 35- 04
W 38- 12
W 40- 05
W 45- 07

جدول (۳): خصوصيات مكانيكي چدن چكش خوار پرليت و ميان سياه
سختي
HB امتداد
(L0=3d) min 2/0% فشار نمونه N/mm2 قدرت كششي
N/mm2 قطرقطعه آزمايشي
به ميلي متر معيار تعيين
max 150 6 ـــ ۳۰۰ ۱۵ ـ ۱۲ B 30 – 06

عمليات ذوب :
ذوب مي تواند با سرد كردن منقطع ذوب يا با فرآيند دوپلكس انجام شود. سرد كردن ذوب در كوره هاي القا (يا اندوكسيون) كانال مانند يا فاقد هسته، كوره هاي قوس الكتريكي ، يا كوره هاي طاقي انجام مي شود. در دوپلكس، آهن در يك كوره قوس الكتريكي يا طاقي ذوب مي شود و فلز ذوب شدني به كوره القاء (يا اندوكسيون) كانال مانند براي نگهداري و ريخته گري انتقال
داده مي شود.
مواد شارژ (بازگشت ريخته گري، تراشيدن فولاد، آلياژهاي آهن و به جز در ذوب طاقي، كربن) به دقت انتخاب مي شوند و عمل ذوب به خوبي كنترل مي شود براي توليد فلز كه داراي تركيب و ويژگي هاي مطلوب باشد.

اصطلاحات كوچكي در تركيب و دماي ريخته گري در مرحله دوم ذوب دوپلكس انجام مي شود ولي بيشتر اين روند كنترل در كوره ذوب اوليه صورت مي پذيرد. قالب ها در شن سبز، شن داراي سيليكات CO2 ، يا شن داراي صمغ (قالب هاي پوششي) توليد مي شوند.
دامنه وسايل و تجهيزات از ماشين آلات كاملاً اتوماتيك و مكانيزه تا روش هاي قالب گيري دستي يا مورد نياز در كف زميني، بسته به اندازه و تعداد، ريخته گري مورد توليد متغير است. بطور كلي تكنولوژي قالب گيري در ريخته گري آهن چكش خوار شبيه به تكنولوژي مورد استفاده براي توليد آهن خاكستري است.
عمليات گرما در كوره هاي مداوم كنترل شده با توليد بالا يا كوره هاي نوع منقطع كه مجدداً بستگي به نيازمندي هاي توليد دارند انجام مي شود.
پس از تبديل به انجماد و سرد شدن فلز به حالت آهن سفيد درمي آيد و دريچه ها (گسيت ها) و sprues خط تغذيه مي تواند به راحتي از ريخته گري با ضربه برداشته شود.

با اين عمل كه sprues (مهميز زدن) نام دارد عموماً به صورت دستي با چكش انجام مي شود زيرا تنوع و گوناگوني قطعه توليد شده در ريخته گري موجب مي شود كه مهميز كردن (spuring) اتوماتيكي و مكانيزاسيون خيلي مشكل بشود. پس از مهميز كردن (spuring) قطعه هاي ريخته گري تحت عمليات گرما قرار مي گيرند در حاليكه دريچه ها و بالا برنده ها به قسمت ذوب براي عمليات مجدد برمي گردند.