چدن و استانداردهاي آن(cast iron and its standard )

تهیه کننده : اثیر کربلایی
منبع : راسخون

آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 0.1 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 0.1 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی ای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.

طبفه‌بندی چدن‌ها

چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چدن های معمولی (عمومی)

این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند: چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی ارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود. چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

چدن های گرافیت کروی یا نشکن:

این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل:

این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است. ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص

کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.
• چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:

چدن سفید پرلیتی:

ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت:

نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.

چدن سفید پرکرم:

چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:
1.چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
2. چدنهای فریتی با 34-30% Cr
3. چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.
طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

چدن های گرافیت دار:

o چدن های آستنیتی: شامل دو نوع )نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

چدن های فریتی

: شامل دو نوع زیر می‌باشد:
چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.

چدن های سوزنی

در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود

جوش پذیری چدنها

چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد .
با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد .

علت هاي جوش پذيري محدود چدن ها :

- بعلت زيادي كربن در فلز مبنا ، سيكل جوشكاري باعث ايجاد كاربيدهايي در منطقه فلز جوش و تشكيل فاز مارتنزيت پركربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ ميشود . هردوي اين ريز ساختار ها شكننده بوده و باعث ايجاد ترك در حين جوشكاري و يا بعد از آن مي شود . اين مطلب در مورد تمامي چدن ها مصداق دارد .
- به علت ضعف چقرمگي ، چدن ها قابليت تغيير شكل پلاستيكي را ندارند و از اين رو نمي توانند تنش هاي حرارتي ايجاد شده جوشكاري را تحمل كنند . هرچه نرمي چدن بهبود يافته باشد احتمال ترك خوردگي آن كاهش مي يابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافيت كروي كمتر از چدن خاكستري ترك خواهند خورد .
با توجه به عامل اول شكنندگي منطقه HAZ به ميزان و سهولت حل شدن گرافيت در آستنيت در حين جوشكاري بستگي پيدا ميكند . در مورد چدن خاكستري كه داراي پولك هاي گرافيتي با سطح رويه نسبتا وسيعي مي باشند ، انحلال اين نوع گرافيت در آستنيت به سهولت انجام مي شود . در حاليكه در مورد چدن با گرافيت كروي ، چون نسبت حجم رويه به حجم كره گرافيت كم مي باشد بنابراين مقدار گرافيت كمتري در آستنيت حل ميگردد و در نتيجه كاربيد هاي درشت كمتري و مارتنزيت كم كربن تري در منطقه HAZ تشكيل ميشود . اين مطلب گواه ديگري بر قابليت بهتر جوش پذيري چدن با گرافيت كروي در مقايسه با ساير انواع چدن ها ست .
براي اجتناب از تمايل منطقه حرارت پذيرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدني را در موقع جوشكاري با قوس برقي با انرژي حرارتي كم جوشكاري نمود . زيرا اين روش باعث كاهش پهناي منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش مي شود . براي غلبه بر سختي و تردي منطقه حرارت پذيرفته اعمال تدابيري نظير پيش گرمايش و خنك كردن تدريجي قطعه جوشكاري شده ضرورت دارد .
در مورد جوشكاري چدن با قوس برقي دامنه درجه حرارت پيش گرم از درجه حرارت محيط كارگاه تا 300 درجه سانتي گراد توصيه ميشود . اين حرارت براي جوشكاري با استيلن در محدوده 450-650 درجه سانتي گراد قرار دارد . چدن خاكستري به حرارت پيش گرم بيشتري زيادتري و چدن با گرافيت كروي و چدن چكش خوار به درجه حرارت پيشگرم كمتري نياز دارند. درجه حرارت پيش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشكاري ، نوع الكترود و مقدار فلز جوشي كه بايد رسوب داده شود بستگي پيدا ميكند .
در مورد قطعات حساس ريختگري چدني ، درست پس از خاتمه جوشكاري عمليات تنش زدايي از طريق حرارت دهي قطعه تا حدود 600 درجه سانتي گراد و نگهداري در اين حرارت بمدت كافي صورت مي پذيرد.

چدن نسوز

اين نوع از چدن ها به گروهي از آلياژهي آهني گفته ميشود كه شرايط كاري آنها در محيط گرم ودر درجات حرارتي تا حدود 1100 درجه سانتي گراد مي باشد در چنين درجات حرارتي چدن ها نبايستي اكسيده شده وتحمل نيرو هاي مكانيكي را نيز دارا باشند. در هنگامي كه حد اكثر درجه حرارت 600 درجه سانتي گراد باشد اين نوع چدن ها حتي ميتوانند تحت شرايط ديناميكي( همان نيروهاي سيكلي يا متحرك بر قطعه به خوبي كار كنند نيكل كرم و موليبدن از مهمترين عناصري هستند كه دراين نوع چدن هاوجود دارد دارند علاوه بر مسئله مقاوم بودن اين نوع چدن ها در مقابل اكسيداسيون بايستي در اثر حرارت ديدن باد نكرده وترك نخورند. ميزان باد كردگي و رشد چدن ها در درجه حرارتي بالاي400 درجه سانتي گراد زياد بوده مي تواند تا 10 درصد نيز برسد علت رشد وباد كردگي چدن ها به دليل تجزيه شدن سمنتيت به آهن وگرافيت در اثر حرارت است كه توام با رشد وباد كردگي قطعات خواهد بود لذا براي جلوگيري از اين مشكل از عناصري نظير موليبدن مس وكرم و فسفر استفاده مي گردد به طور كلي منظور از افزودن عناصر آلياژي حفظ استحكام چدن در درجه حرارت كار قطعه – اكسيده نشدن وعدم رشد و باد كردن چدن مي باشند مهمترين عنصر آلياژي و ارزانترين آن كرم مي باشد. چدن هايي كه داراي 20 درصد كرم هستند مي توانند تا درجات حدود1000 درجه سانتي گراد كار نموده وچدن هايي كه داراي 35درصد كرم هستند تا درجه حرارت 1150 درجه سانتي گراد اكسيده نمي شوند

تر كيبات مربوط به اين نوع چدن ها

كربن 2تا6/2 – سيلسسيم حدود 1 – تا 5/1 در صد نيكل – كرم 18 تا 23 مس حدود5/1 –
گوگرد كمتر از 06/0 – فسفر حدود1/0 درصد
مقدار كرم در اين نوع چدن ها را مي توان تا 35 درصد نيز افزايش داد
نمونه اي ديگر از تركيب اين نوع چدن ها : كربن 1تا 2 – سيليسيم 5/0 تا 2/2 – منگنز حد
اكثر 25/0 گوگرد 05/0 – فسفر حد اكثر 1/0 وكرم 30 تا 34 درصد در توليد اين نوع
چدن ها از فروتيتا نيم يا فروكرم به عنوان جوانه زا استفاده مي شود
انواع ديگر چدن هابژي مقاوم در مقابل حرارت چدن هاي پر سيليسيم مي باشد اين نوع چدن
ها در شرايطي مصرف مي گردند كه درجه حرارتي كار بالا تر از 900 درجه سانتي گراد نباشد
تركيبات نمونه اي از اين نو ع چدن ها :
1: كربن 2/2 تا 3/2- سيليسيم 5/4 ت 5/5 – منگنز 1تا 5/1 نيكل 18 تا 22 كرم 8/1 تا 5/4

چدن با گرافيت كروي( چدن نشكن)

توضيحات تكميلي :

وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سم کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است.در اين نوع چدن كربن بصورت گرافيت بوده و شكل آن بصورت تكه هاي كروي بوده است.در چدنهاي نشكن درصد گوگرد فسفر در آن كمتر از چدن خاكستري مي باشد.خاصيت مكانيكي آن نزديك و مشابه چدنهاي معمولي مي باشد ،براي آلياژ سازي اين نوع چدن ،كمي قبل از ريختن مذاب در قالب، منيزيم (Mg)،سديم (Na) و يا كلسيم (Ca) به صورت آلياژهاي اولية نيكل و سيليسيم اضافه مي گرد،منيزيم اضافه شده به مذاب توسط جوانه هاي گرافيت جذب شده و تنش سطحي را آنچنان تغيير مي دهدكه شرايط رشد درتمام جهات يكنواخت شود.چدنهاي باگرافيت كروي (نشكن )همانند چدنهاي خاكستري داراي سياليّت بالا بوده و نقطه ذوب آن پايين است و قابليت ماشين كاري و مقاومت سايشي چدن خوب است،مزيت بزرگ استفاده از اين نوع چدن در صنايع ريخته گري نسبت به چدن خاكستري،استحكام و انعطاف پذيري آن است كه در حقيقت چدني است كه خواص فولادي داشته , ساختار آن به فولاد نزديك است از كاربردهاي اين نوع از چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است

چدنهاي نشكن آستمپرشده:

Astempered ( ADI)Ductile Iron) خانواده جديدي از چدنهاي نشكن هستند كه در صنعت امروز از جايگاه ويژه‌اي برخوردارند نياز روزافزون به قطعات با استحكام بالا همراه با انعطاف‌پذيري خوب باعث رشد سريع اين چدنها در دهه 1980 ميلادي گشت. بطوريكه اين دهه در صنايع ريخته‌گري جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته
برای قطعات با استحكام و انعطاف‌پذيري بالا، عموماً از فولادهاي كم آلياژي و يا فولاد‌هاي فورج و عمليات حرارتي شده استفاده می شد. اما از آنجا كه صنعت فولادريزي و آهنگري اصولاً مشكل‌تر از ريخته‌گري چدنها مي‌باشد، سعي بر آن است كه چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشكلات تولید آنها كاسته وسرعت توليد را نيز افزايش دهند. آستمپر کردن، چدن داکتيل را به يک ماده عالي بهبود مي بخشد که ابن ماده داراي خواص جالبي مانند استحکام بالا ،داکتيليته و چقرمگي ،آميخته با پوششي مقاوم وقابليت ماشين کاري مي باشد .همه اين خواص را ميتوان با عمليات حرارتي کافي بدست آورد ،که حاصل آن ميکرو ساختاري مطلوب با يک ترکيب شيميائي معين است. در اين مقاله نتايج آستمپر کردن آلياژي با45/0 درصد مس براي يک محدوده زماني و دمايي گزارش وبررسي شد. در تمامي عمليات ريز ساختار و مقطع شکست با وسائلي نظير ميکروسکوپ نوري والکتروني و پراش اشعه ايکس تعين گرديد. اينها استحکام را نشان مي دهند، افزايش طول وانرژي شکست شديدا به مقدار فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده وابسته است .ساختار اصلي زمينه چدنهای آستمپرشده، بينايت می باشد. این زمینه توسط افزودن عناصر آلياژي مثل نيكل و موليبدن به ترکیب چدن های داکتیل و انجام عمليات حرارتي آستمپرینگ ( حرارت دادن تا دمای آستنیت و سپس نگهداری در دماهای تشکیل بینایت) حاصل می گرددبايد توجه داشت كه با تغيير پارامترهاي مختلف عمليات حرارتي از جمله دما و زمان آستينيته و همچنين دما و زمان آستمپرینگ، مي‌توان به ساختارهاي با درصدهاي مختلف از فريت،
آستنيت باقي مانده، كاربيد و مارتنزيت در زمينه دست يافت. وجود فريت و آستنيت باعث استحكام اين نوع چدنها در برابر ضربه خواهد شد و وجود كاربيد و مارتنزيت در زمينه نيز افزايش سختي را حاصل مي‌نمايد.
« استانداردهای چدن »
هدف از مشخصات استاندارد براي ريخته گري چدن داكتيل تهيه بك مجموعه اي از اطلاعات است كه هر دو، طراح و ريختگر ميتوانند با اطمينان از آن استفاده كنند.كه طراح توسط اين مجموعه ميتواند براي انتخاب مجموعه اي از خصوصيات وي‍‍ژه مورد نظر خود، كارگاهاي ريخته گري را به استفاده ازطرح، متقاعد كند. استفاده از استاندارد مشخصات فني از خريد قطعات ريختگي توسط كارپردازكه طراح نيازي به آنها ندارد، جلوگيري ميكند. چون يك ريخته گري استاندارد بيان ميكند كه چه چيزهائي نيازهاي طراح را برطرف ميكند.
بدون توجه به مكان و يا اينكه قطعه ريختگي چطور توليد ميشود . اين مشخصات بايد با دقت انتخاب و استفاده شوند به طوري كه مقرون به صرفه باشد تا متقاعد كند كه آنها به قدر كافي نيازهاي طراح را برطرف ميكند، بدون اينكه هزينه هاي غير ضروري را افزايش دهد و بي جهت سبب محدود كردن انتخابات كارپرداز ميشود.از جمله وظايف طراح وريختگر به منظورجلوگيري ازپيچيده شدن فرايند ريخته گري و افزايش هزينه ها، اين است كه هر دو آنها آگاه باشند از نقش عواملي كه خواص را محدود ميكند. و همچنين هر دو آنها روي يك مشخصه كه يك نسبت بهينه از هزينه هاي اجراء را فراهم ميكند ، موافق باشند. اين مربوط به طراح است كه يك مجموعه ازمناسبترين خواص مكانيكي ، فيزيكي و شيميائي يا ابعادي را براي اهداف طراحي خود، تعيين بكند. اين خواص يكبار انتخاب ميشوند و كارخانه ريختگري بايد اين همه قطعه تحويل داده شده را تضمين بكند يا خواص را بالا ببرد. مواد خام و روش توليد بوسيله كارخانه ريخته گري بكار ميرود بمنظور فراهم كردن تطابق با قطعات ريختگري و معمولاً بوسيله طراح محدود نميشوند. مگر اينكه خواص جزئي شامل اين چنين دستور العملي باشد . و يا طراح و ريختگر به اضافه كردن چنين دستورالعملهائي موافق باشند.چنين دستورالعملهائي بايد عاقلانه باشد چون آنها تقريباً به طور ثابت هزينه ها را افزايش ميدهند. و فقط محدود ميشود به تعدادي از كارخانه هاي ريخته گري كه بحثهاي رقابتي را مطرح ميكند.

آمريكاي شمالي

ASTM پنج استاندارد در مورد چدن داكتيل دارد. ASTM A536 بيشترين كاربرد را در زمينه مهندسي پوشش چدن داكتيل دارد . ساير استانداردها با پوشش آستنيتي كه مخصوص چدن داكتيل است . ASTM يك جزئيات جديدي از خواص چدن داكتيل آستمپر شده را تعريف ميكند كه در سال 1990 بيان شد . استاندارد ASTM J434 معمولاً براي تعيين خواص قطعاتي از جنس چدن داكتيل كه در خودرو استفاده ميشود ، بكار مي رود . به منظور بوجود آمدن يك سيگنال ، سيستم جامعي براي تعيين فلزات وآلياژها بيان ميشود كه از اشتراك ASTM و ASA حاصل شده است. كه سيستم شمارگذاري متحد ناميده ميشود (UNS) . زماني اين سيستم ناشناخته بود ولي UNS در حال حاضر داراي مقدار قابل قبولي در امريكاي شمالي است و به عنوان يك وسيله مناسب در خلاصه كردن انواع مشخصات موجود بكار ميرود. UNS هم براي چدن داكتيل بكار برده ميشود. crossreferenced به ASTM corresponding و AMS و SAE و مشخصات mil در پائين نشان داده شده است.

مشخصاتUNSمطابق مشخصات امريكايئ
استاندارد	Numbers/Grades
UNS	F3000	F32800	F32900	F33100	F33101	F33800	F34100
ASTM A395		60-40-18
ASTM A536		60-40-18		65-45-12		80-55-06
ASTM A476							80-60-03
ASTM A716
AMS					5315		5316
SAE J434	DQ & T	D4018		D4512		D5506
MIL-I-24137					(A)

UNS	F34800	F36200	F43000	F43001	F43002	F43003	F43004
ASTM A439			D-2	D-2B	D-2C	C-3	C-3A
ASTM A536	100-70-03	120-90-02
SAE J434	D7003

UNS	F43005	F43006	F43007	F43010	F43020	F43021	F43030
ASTM A439	D-4	D-5	D-5B
ASTM A571				D-2M
AMS							5395
MIL-I-24137					(B)	(C)

ساير استاندارها :

در اين بخش همچنين استانداردهاي عمومي چدن داكتيل براي كشورهاي صنعتي اصلي و استاندارد بين المللي ISO بيان شده است . به جاي اين استاندارد،‌استاندارد اروپائي EU ) EuroNorm) اهميت بيشتري پيداخواهد كرد به شكلي كه به عنوان انجمن اوپائي بيان ميشمود .
علاوه بر اين استانداردهائي براي چدن داكتيل ،كه برخي عمومي و برخي ديگر فقط براي يك تكنيك فني يا سازمان تجاري است بكار ميرود. ممكن است هر ويژگي مشخصات مخصوص به خودش را داشته باشد، و يا ممكن است شباهتهائي بين مشخصات وجود داشته باشد . قبل از استفاده كردن از هر مشخصه طراح بايد يك كپي كاملي از موضوعات رايج از specifying body براي آشنا كردن خود با اينكه هر دو اين خصوصيات و حالات مشخص شده تحت چه عواملي سنجيده ميشوند . مشخصات استاندارد براي چدن داكتيل معمولاًمبني بر خواص مكانيكي است به جز چدن داكتيل آستنيتي كه بر مبناي تركيب تعريف ميشود .خواص مكانيكي مشخصات سطح را بيان ميكند و متغيرهاي سيستم متريك SI است كه در پايان اين قسمت قرار دارد و در مقايسه مشخصات كمك خواهد كرد.

مشخصات چدن داكتيل

چدن داكتيل فريتي با تنش حرارتي بالا ASTM A395
اين استاندارد مشخصات فيزيكي ، شيميائي و سختي را بيان ميكند .
خواص شيميائي قطعات ريخته گري شده بايد خواص شيميائي درج شده در قسمت جلو را داشته باشد( نكته 3)		خواص فيزيكي خواص كششي چدن داكتيل بايد با خواص بدست آمده ازنمونه هاي آزمايش مطابقت داشته باشد.
كمترين درصد كربن بيشترين درصد سيليسيم بيشترين درصد فسفر	3.00 2.50 0.08	Tensile strength, min, psi (MPa) Yield strength, min, psi (MPa) Elongation in 2 in. or 50 mm min.	60 000 (414) 40 000 (276) 18%
		سختي : سختي چدن داكتيل عمليات حرارتي شده بايد بوسيله آزمايش بدست آيد و سختي قطعات در حدود زير باشد
		HB, 3000-kgf load	143 to 187

ASTM A439 ريخته گري چدن داكتيل آستينيتي
تركيبات مورد نياز
عنصر	نوع
عنصر	D-2A	D-2B	D-2C	D-3A	D-3A	D-4	D-5	D-5B	D-5S
	% تركيبات
بيشترين كربن نهائي	3.00	3.00	2.90	2.60	2.60	2.60	2.40	2.40	2.30
سيليسيم	1.50-3.00	1.50-3.00	1.00-3.00	1.00-2.80	1.00-2.80	5.00-6.00	1.00-2.80	1.00-2.80	4.90-5.50
منگنز	0.70-1.25	0.70-1.25	1.80-2.40	1.00 maxB	1.00 maxB	1.00 maxB	1.00 maxB	1.00 maxB	1.00 max
يشترين مقدار فسفر	0.088	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08
نيكل	18.00-22.000	18.00-22.000	21.00-24.00	28.00-32.00	28.00-32.00	28.00-32.00	34.00-36.00	34.00-36.00	34.00-37.00
كرم	1.75-2.75	2.75-4.00	0.50-maxB	2.50-3.50	1.00-1.50	4.50-5.50	0.10 max	2.00-3.00
افزايش موليبدن از 7/0 درصد به 1درصد سبب افزايشخواص مكانيكي در حدود800oF (425oC)

خواص مكانيكي مورد نياز
عنصر	نوع
	D-2	D-2B	D-2C	D-3	D-3A	D-4	D-5	D-5B	D-5S
	مقدار
استحكام كششي, min, ksi (MPa)	58 (400)	58 (400)	58 (400)	55 (379)	55 (379)	60 (414)	55 (379)	55 (379)	65 (449)
استحكام تسليم(0.2percent offset), min, ksi (MPa)	30 (207)	30 (207)	28 (193)	30 (207)	30 (207)	--	30 (207)	30 (201)	30 (207)
مدول كشساني j2 in. or 50mm, min, %	8.0	7.0	20.0	6.0	10.0	--	20.0	6.0	10
(300 kg)سختيبرينل	139-202	148-211	121-171	139-202	131-193	202-273	131-185	139-193	131-193

ASTM A 476 ريخته گري چدن داكتيل براي كارخانه توليدابزار مته
تركيب شيميائي مورد نياز		استحكام مورد نياز
قطعات ريختگي بايد از تركيبات شيميائي مورد نظرپيرويكنند		Test Coupon Section Thickness	1 in.	3 in.
Total carbon, min, %	3.0	Tensile strength, min, ksi	80	80
Silicon, max, %	3.0	Yield strength, min, ksi	60	60
Sulfur, max, %	0.05
كربن معادل قطعه ريختگيبايدشامل 3.8الي4.5 بايد باشد

ASTM A 536 ريخته گري چدن داكتيل
خواص مورد نياز
	Grade 60/40/18	Grade 65/45/12	Grade 80/55/06	Grade 100/70/03	Grade 120/90/02
استحكام كششي , min, psi	60 000	65 000	80 000	100 000	120 000
استحكام كششي, min, MPa	414	448	552	689	827
تنش تسليم , min, psi	40 000	45 000	55 000	70 000	90 000
تسليم , min, MPa	276	310	379	483	621
مدول كشساني in 2 in. or 50 mm, min, %	18	12	6.0	3.0	2.0
استحكام مورد نياز براي كاربرد
	Grade 60/42/10		Grade 70/50/05		Grade 80/60/03
استحكام كششي, min, psi	60 000		70 000		80 000
استحكام كششي, min, MPa	415		485		555
تنش تسليم, min, psi	42000		50 000		60 000
تنش تسليم, min, MPa	290		345		41
مدول كشساني in 2 in. or 50 mm, min, %	10		5		3

ASTM A 571 قطعات جدن داكتيل آستينيتي براي كاربرد هايتحت فشار مقدار عناصر مناسب براي كاربردها كه تحت درجه حرارت پائين قرارميگيرند
طبق اين استانداردها قطعات ريختگي بايد تحت يك عملياتحرارتي آنيل بين1600_1800درجه فارنهايت براي يك ساعت در اينچ و سپس قطعات در كورهآرام سرد شوند
ترکیب شیمیائی مورد نظر		خواص مکانیکی مورد نیاز
عنصر	% مقدار	دسته 1		دسته 2
کربن نهائی	2.2-2.7A	استحكام كششي, min, ksi	65	60
سيليسيم	1.5-2.50	استحكام تسليم 0.2 % min,ksi	30	25
منگنز	3.75-4.5	مدول كشساني , min, %	30	25
نيكل	21.0-24.0	, 3000 kgسختیبرینل	121.171	111.171
كرم	0.20 max	متوسط 3 آزمايشft-lbf	15	20
فسفر	0.08 max	min, آزمايش منحصر به فرد	12	15
ممكناست مطلوب باشدin 4/1 براي قطعاتي باقطر زير. براي تنظيم كردن كربن تا بالاي مقدار ماكزيمم خود%9/2		چگونگي تحت عمليات گرمائي قرار گرفتن

ASTM A 897 چدن داكتيل آستمپرشده A897 M
	Min. استحكام كششي		Min. تنش تسليم		مدول كشساني	انرژي پيچش*		سختي
Grade	MPa	Ksi	MPa	Ksi	Percent	Joules	Ft-lb	BHN**
125/80/10		125		80	10		75	269-321
850/550/10	850		550		10	100		269-321
150/100/7		150		100	7		60	302-363
1050/700/7	1050		700		7	80		302-363
175/125/4		175		125	4		45	341-444
1200/850/4	1200		850		4	60		341-444
200/155/1		200		155	1		25	388-477
1400/1100/1	1400		100		1	35		388-477
230/185/-		230		185				444-555
1600/1300/-	1600		1300					444-555
* مقدار شكست بدست آمده در( درجه سانتيگراد 72oF (20. ونتايج از حد متوسط بيش از چهار نمونه آزمايش بدست آمده است. ** سختي فقط براي نشان دادن اطلاعات است ، و تعيين كننده نتايج نيست. تمام نتايج بدست آمده ممكن است ، بدست آيند از : انجمن تست مواد امريكا " 345 East 47th Street. New York, NY10017 جامعه مهندسي خودرو " 485 Lexington Ave., New York , NY 10017. جامعه مهندسي مكانيك امريكا" 1916 Race Street, Philadelphia, PA19103

نكته: SAE براي تعيين قطعات ريختگي چدن داكتيل است ، و قطعات چدن داكتيل كه آستمپر ميشوند چون معمولاً تحت عمليات اصلاح قرار ميگيرند ، بنابراين نميتوان از آن براي اين چدنها استفاده كرد.

SAE J434C قطعات ريخته گري شده از چدن داكتيل مربوط ماشينآلات
Grade	استحكام تسليم, Rm1 min.				نشانه تنش, Rpo.2 min.				مدول كشساني A, min.	سختي	ساختار
Grade	N/mm2	kgf/mm2	tonf/in2	lbf/in2	N/mm2	kgf/mm2	tonf/in2	lbf/in2	%	HB	ساختار
D4018	414	42.2	26.8	60,000	276	28.1	17.9	40,000	18	170 max.	فريت
D4512	448	45.7	29.0	65,000	310	31.6	20.1	45,000	12	156-217	فريت -پرليت
D5506	552	56.2	35.7	80,000	379	38.7	24.6	55,000	6	187-255	پرليت -فريت
D7003	689	70.3	44.6	100,000	483	49.2	31.3	70,000	3	241-302	پرليت-مارتنزيت
* اين چدن اصولاً بر اساس سختي و ساختار تعيين ميشود.خواص مكانيكي فقط براي نشان دادن اطلاعات است. ** كوئنچ و درجه تمپركردن ، سختي مطلوب بين خريدار و كارپرداز را فراهم ميكند.

JAPAN چدن با گرافيت لايه اي آستمپر شده JIS G 5503-1995
خواص مكانيكي تفكيكي از قطعات ريخته گري شده
نشانهءدرجه	استحكام كششيN/mm2	استحكام تسليم N/mm2	مدول كشساني %	سختي برينل HB
FCAD 900-4	900 min.	600 min.	4 min.	-
FCAD 900-8	900 min.	600 min.	8 min.	-
FCAD 1000-5	1000 min.	700 min.	5 min.	-
FCAD 1200-2	1200 min.	900 min.	2 min.	341 min.
FCAD 1400-1	1400 min.	1100 min.	1 min.	401 min.

JAPAN قطعات ريختگي ، با گرافيت لايه اي JIS G 5502-1995
خواص مكانيكي تفكيكي از قطعات ريخه گري شده
نشانهءدرجه	استحكام كششيN/mm2	تسليمN/mm2	مدول كشساني %	Charpy absorption energy			منابع اطلاعات
	350 min.			حرارت آزمايش. oC	مقدار بدست آمده از 3 نمونه J	فقط مقدار J	سختيHB	ساختار زمينه
FCD 350-22		220 min.	22 min.	23 ± 5	17 min	14 min.	150 max.	فريت
FCD 350-22L				-40 ± 2	12 min.	9 min.
FCD 400-18	400 min.	250 min.	18 min.	23 ± 5	14 min.	11 min.	130 to 180
FCD 400-18L			18 min.	-20 ± 2	12 min.	9 min.
FCD 400-15			15 min.	-	-	-
FCD 450-10	450 min.	280 min.	10 min.				140 to 210
FCD 500-7	500 min.	320 min.	7 min.				150 to 230	فريت+پرليت
FCD 600-3	600 min.	370 min.	3 min.				170 to 270	پرليت+فريت
FCD 700-2	700 min.	420 min.	2 min.				180 to 300	پرليت
FCD 800-2	800 min.	480 min.					200 to 330	پرليت يا ساختار تمپرشده

خواص مكانيكي بدست آمده از يك نمونه آزمايش
نشانهءدرجه	ضخامت عمده قطعات ريختگي mm	استحكام كششسN/mm2	استحكام تسليم N/mm2	درصد مدول كشساني %	قابليت جذب انرژي			مرجع اطلاعات
					درجه حرارت آزمايش oC	مقدار متوسط از 3 نمونه J	مقدار منحصر به فرد J	سختي برينل HB	ساختار زمينه
FCD 400-18A	Over 30, up to and incl. 60	390 min.	250 min.	15 min.	23 ± 5	14 min.	11 min.	120 to 180	فريت
	Over 60, up to and incl. 200	370 min.	240 min.	12 in.	23 ± 5	12 min.	9 min.
FCD 400-18AL	Over 30, up to and incl. 60	390 min.	250 min.	15 min.	-20 ± 2	12 min.	9 min.
	Over 60, up to and incl. 200	370 min.	240 min.	12 in.	-20 ± 2	10 min.	7 min.
FCD 400-15A	Over 30, up to and incl. 60	390 min.	250 min.	15 min.	-	-	-
	Over 60, up to and incl. 200	370 min.	240 min.	12 min.
FCD 500-7A	Over 30, up to and incl. 60	450 min.	300 min.	7 min.				130 to 230	فريت+پرليت
	Over 60, up to and incl. 200	420 min.	290 min.	5 min.				130 to 230	فريت+پرليت
FCD 600-3A	Over 30, up to and incl. 60	600 min.	360 min.	2 min.				160 to 270	پرليت+فريت
	Over 60, up to and incl. 200	550 min.	340 min.	1 min.				160 to 270	پرليت+فريت

چدنريختگي با گرافيت لايه اي : استاندارد اروپائي EN 1563 : 1997
خواص مكانيكي بدست آمده از نمونه آزمايش ماشينكاري شده كه از قطعاتريختگي بريده شده اند
طراحي كلي		استحكام كششي Rm N/mm2 min.	0.2% مقياستنش Rp0.2 N/mm2 min.	مدولكشساني A % min.
Symbol	Number	استحكام كششي Rm N/mm2 min.	0.2% مقياستنش Rp0.2 N/mm2 min.	مدولكشساني A % min.
EN-GJS-350-22-LT1)	EN-JS1015	350	220	22
EN-GJS-350-22-LT2)	EN-JS1014	350	220	22
EN-GJS-350-22-LT	EN-JS1010	350	220	22
EN-GJS-400-18-LT1)	EN-JS1025	400	240	18
EN-GJS-400-18-LT2)	EN-JS1024	400	250	18
EN-GJS-400-18-LT	EN-JS1020	400	250	18
EN-GJS-450-15	EN-JS1030	400	250	15
EN-GJS-450-10	EN-JS1040	450	310	10
EN-GJS-500-7	EN-JS1050	500	320	7
EN-GJS-600-3	EN-JS1060	600	370	3
EN-GJS-700-2	EN-JS1070	700	420	2
EN-GJS-800-2	EN-JS1080	800	480	2
EN-GJS-900-2	EN-JS1090	900	600	2
1. براي درجه حرارت پائينLT . 2. براي درجه حرارت اتاقRT. NOTE 1. مقدار اين رفتارها در شرايطي كه از قالب ماسه اي براي ريخته گري قطعات استفاده ميشود ، بدست ميايد. مبحث اصلاح كردن هم در اين تئوري قرار ميگيرد. همچنين آنها در ريخته گري هاي پيوسته بكار ميروند . NOTE 2. هرجند در ساخت قطعات ريختگي از روشهاي مختلفي استفاده ميشود ، مراحل اين روشها روي مقدار خواص مكانيكي اساسي است ،كه اين نمونه هاي ساده از قطعات ريخته گري شده در قالب ماسه اي، بريده ميشود. N/mm21 .NOTE 3 معادل MPa1 NOTE 4. نام مواد بر اساس EN 1560.

كمترين مقاومت شكست ، كه از روي نمونه هايV كه از ماشينكاري قطعات بريده شده از قطعه ريختگي اندازه گيري مي شود.

نام مواد		كمترين مقدار مقاومت شكست
		در دماي اطاق (23 ± 5) oC		At (-20 ± 2) oC		At (-40 ± 2) oC
علامت	شماره	مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد	مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد	مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد
EN-GJS-350-22-Lt1)	EN-JS1015	-	-	-	-	12	9
EN-GJS-350-22-Rt2)	EN-JS1014			-	-	-	-
EN-GJS-400-18-Lt1)	EN-JS1025	-	-	12	9	-	-
EN-GJS-400-18-Lt2)	EN-JS1024	14	11	-	-	-	-
1. براي درجه حرارت پائينLT 2. براي درجه حرارت اتاقRT. نكته 1) مقدار اين رفتارها در شرايطي كه از قالب ماسه اي براي ريخته گري قطعات استفاده ميشود ، بدست ميايد. مبحث اصلاح كردن هم در اين تئوري قرار ميگيرد. همچنين آنها در ريخته گري هاي پيوسته بكار ميروند . نكته 2) هرجند در ساخت قطعات ريختگي از روشهاي مختلفي استفاده ميشود ، مراحل اين روشها روي مقدار خواص مكانيكي اساسي است ،كه اين نمونه هاي ساده از قطعات ريخته گري شده در قالب ماسه اي، بريده ميشود. نكته 3) نام مواد بر اساس EN 1560.

استاندارد اروپائي: EN 1563 : 1997 (continued)
خواص مكانيكي اندازه گيري شده از نمونهآزمايش كه از قطعات ريختگي بريده و ماشينكاري شده است.
نام مواد		ضخامت مناسب ديواره t mm	استحكام كششيRm N/mm2 min.	0.2% proof stress Rp0.2 N/mm2 min.	مدول كشساني A % min.
علامت	شماره	ضخامت مناسب ديواره t mm	استحكام كششيRm N/mm2 min.	0.2% proof stress Rp0.2 N/mm2 min.	مدول كشساني A % min.
EN-GJS-350-22U-Lt1)	EN-JS1019	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	350 330 320	220 210 200	22 18 15
EN-GJS-350-22U-Rt2)	EN-JS1029	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	350 330 320	220 210 200	22 18 15
EN-GJS-350-22U	EN-JS1032	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	350 330 320	220 210 200	22 18 15
EN-GJS-400-18U-LT1)	EN-JS1049	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	400 390 370	240 230 220	18 15 12
EN-GJS-400-18U-RT2)	EN-JS1059	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	400 390 370	250 250 240	18 15 12
EN-GJS-400-18U	EN-JS1062	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	400 390 370	250 250 240	18 15 12
EN-GJS-400-15U	EN-JS1072	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	400 390 370	250 250 240	15 14 11
EN-GJS-450-10U	EN-JS1132	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	450 310 10 } براي سازنده و خريداربايد مناسب باشد.
EN-GJS-500-7U	EN-JS1082	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	500 450 420	320 300 290	7 7 5
EN-GJS-600-3U	EN-JS1092	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	600 600 550	370 360 340	3 2 1
EN-GJS-700-2U	EN-JS1102	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	700 700 660	420 400 380	2 2 1
EN-GJS-800-2U	EN-JS1112	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	800 480 2 } براي سازنده و خريدار بايدمناسب باشد.
EN-GJS-900-2U	EN-JS1122	t<30 30<T<60 60<T<200< TD>	900 480 2 } براي سازنده و خريدار بايدمناسب باشد0.
1. براي درجه حرارت پائينLT 2. براي درجه حرارت اتاق.RT نكته1) خواصي كه از نمونه آ‍‍زمايش بدست ميايد ، نمي تواند درست خواص قطعه ريختگي رابيان كند. نكته 2) 1 N/mm2 معادل MPa1 نكته 3) نام مواد بر اساس EN1560.

استاندارد اروپائي

EN 1563 : 1997 : كمترين مقاومت شكست ، كه از روي نمونه هايV
كه از ماشينكاري قطعات بريده شده از قطعه ريختگي اندازه گيري مي شود.

نام مواد		محدوده سختي برينل HB	خواص ديگر
نام مواد			Rm N/mm2	Rp0.2 N/mm2
علامت	شماره		Rm N/mm2	Rp0.2 N/mm2
EN-GJS-HB130	EN-JS2010	Less than 160	350	220
EN-GJS-HB150	EN-JS2020	130 to 175	400	250
EN-GJS-HB155	EN-JS2030	135 to 180	400	250
EN-GJS-HB185	EN-JS2040	160 to 210	450	310
EN-GJS-HB200	EN-JS2050	170 to 230	500	320
EN-GJS-HB230	EN-JS2060	190 to 270	600	370
EN-GJS-HB265	EN-JS2070	225 to 350	700	420
EN-GJS-HB3001)	EN-JS20801)	245 to 335	800	480
EN-GJS-HB3301)	EN-JS20901)	270 to 360	900	600
EN-GJS-HB300 (EN-JS2080) and EN-GJS2090) ، براي نمونه هاي ضخيم استفاده نميشوند . نكته 1) 1 N/mm2 معادل MPa1

نام مواد		ضخامت مناسب ديواره t mm	كمترين مقدار مقاومت به شكست (in J)
نام مواد			دردماي اطاق (23+5) oC		At (-20+2) oC		At (-40+2) oC
Symbol	Number		مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد	مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد	مقدار متوسط از 3 نمونه	مقدار منحصر به فرد
EN-GJS-350-22U-LT1)	EN-JS1019	t<60 60<T<200 t<60 60<T<200< TD>	-	-	-	-	12 10	9 7
EN-GJS-350-22U-RT2)	EN-JS1029	t<60 60<T<200< TD>	17 15	14 12	-	-	-	-
EN-GJS-400-18U-LT1)	EN-JS1049	30<T<60 60<T<200< TD>	-	-	12 10	9 7	-	-
EN-GJS-400-18U-RT2)	EN-JS1059	30<T<60 60<T<200< TD>	14 12	11 9	-	-	-	-
.1 براي درجه حرارت پائينLT 2. براي درجه حرارت اتاقRT. نكته 1) اين مقدار معمولاً براي قطعات ريختگي با ضخامت بين200-300mm و هنگاميكه بار بيش از 200kgبكار ميرود ديواره ممكن است در بين 200-300 تغيير كند. نكته 2) خواص يك قطعه ريختگي از روي نمونه آزمايش نمي تواند بدست آيد ، ولي بعنوان يك معياري براي تخمين زدن نتايج حاصل شده از نمونه هاي ريختگي بسيار مناسب است. بنابراين مقدار معيني در ضميمه Dبراي راهنمائي وجود دارد نكته 3) 1 N/mm2 معادل MPa1 نكته 4) نام مواد بر اساس EN1560.

استاندارد اروپائي ( چدن داكتيل آستمپرشده)
EN 1564 : 1997 :

خواص مكانيكي از روي نمونه هاي آزمايش كه از قطعات ريختگي بريده و ماشبنكاري شده اند، اندازه گيري ميشوند.

نام مواد		استحكام كششي Rm N/mm2 min.	0.2% proof stress Rp0.2 N/mm2 min.	مدول كشساني A % min.
علامت	شماره	استحكام كششي Rm N/mm2 min.	0.2% proof stress Rp0.2 N/mm2 min.	مدول كشساني A % min.
EN-GJS-800-8	EN-JS1100	800	500	8
EN-GJS-1000-5	EN-JS1110	100	700	5
EN-GJS-1200-2	EN-JS1120	1200	850	2
EN-GJS-1400-1	EN-JS1130	1400	1100	1
نكته 1) هزينه هاي موادي كه براي تهيه قطعات ربختگي در قالب ماسه اي بكار ميرود مانند thermal diffusivityاست. مبحث اصلاح با اين تئوري موافق است. آنها ميتوانند براي توليد قطعات از روشهاي پيوسته استفاده كنند. نكته 2) هرچقدر روشي كه براي بدست آوردن قطعه ريختگي بر اساس خواص مكانيكي درجه بندي شده باشد مانند thermal diffusivityاست. نكته 3) 1 N/mm2 معادل MPa1 نكته 4) نام مواد بر اساس EN1560.

محدوده سختي

	نام مواد										محدوده سختي برينل HB
	علامت				مقدار
	EN-GJS-800-8				EN-JS1100						260 to 320
	EN-GJS-1000-5				EN-JS1110						300 to 360
	EN-GJS-1200-2				EN-JS1120						340 to 440
	EN-GJS-1400-1				EN-JS1130						380 to 480
	نكته 1) نام مواد بر اساساست EN15600
		استحكام كششي Rm min.				Proof stress Rp0.2 min.			مدول كشساني A min.	سختي
درجه		N/mm2	kgf/m2	ton/in2		N/mm2	kgf/m2	ton/in2	%	HB		§ساختار
SG38		375	38.0	24.2		245	25.0	16.0	17	<180		فريت
SG42		410	42.0	2.5		275	28.1	17.7	12	<200		فريت
SG50		490	50.0	31.7		345	35.2	22.3	7	§170 - 240		فريت+پرليت
SG60		590	60.0	38.1		390	39.8	25.2	4	§210 - 250		پرليت
SG70		685	70.0	44.4		440	44.9	28.5	3	§230 - 300		پرليت
SG80		785	80.0	50.8		490	50.0	31.7	2	§260 - 330		پرليت يا ساختار حرارتي
§ فقط بمنظور اطلاع.

ريخته گري چدن نشكن
SABS 1656 : 1995

Grade	حداقل استحكام كششي Rm MPa	حداقل مقياس تنش Rp0.2 MPa	حداقل كشساني %	انرژي تحت فشار (energy loss) J	سختي1
ADI 850	850	550	110	100	269-321
ADI 1050	1050	700	7-	80	302-363
ADI 1200	1200	850	4	60	341-444
ADI 1400	1400	1100	1	35	388-477
ADI 1600	1600	1300	-	-	444-555
1. فقط بمنظور اطلاع

آفريقاي جنوبي: چدن آستمپرشده با گرافيت لايه اي

	استحكام كششيRm min.			Proof stress Rp0.2 min.			ازدياد طول A min.	سختي max.
Grade	N/mm2	kgf/m2	ton/in2	N/mm2	kgf/m2	ton/in2	%	HB
ASG-2A	375	38.0	24.2	205	21.0	13.3	8	200
ASG-2B	375	38.0	24.2	205	21.0	13.3	6	255
ASG-3A	375	38.0	24.2	195	20.0	12.5	20	170
ASG-4A	375	38.0	24.2	205	21.0	13.3	10	230
ASG-5A	375	38.0	24.2	205	21.0	13.3	7	200
ASG-6A	410	42.0	26.5	205	21.0	13.3	25	170

خواص فيزيكي برخي از عناصر:

عنصر	وزن اتمي	دماي ذوب		دماي جوش F	چگاليgrs/cc
عنصر	وزن اتمي	F	oC	دماي جوش F	چگاليgrs/cc
AL	26.97	1220	660	3272	2.7
Sb	121.76	1167	630	2516	6.62
Ba	137.36	1562	850	2084	3.5
Be	9.02	2462	1350	2732	1.82
Bi	209.00	520	271	2642	9.8
B	10.82	4172	2282	4622	2.30
Cd	112.41	610	321	1408	8.65
Ca	40.08	1564	851	2522	1.55
C	12.00	-	-	6512	2.22
Ce	140.13	1427	640	2552	6.79
Cr	52.01	3326	1812	3992	7.14
Co	58.94	2696	1480	5252	8.90
Nb	92.91	3542	1932	5972	8.57
Cu	63.57	1982	1082	4259	8.94
Au	197.2	1945	1062	4712	1930
Fe	55.84	2795	1535	5430	7.87
Pb	207.22	621	327	2948	11.35
Li	6.94	367	186	2437	0.53
Mg	24.32	1204	652	2007	1.74
Mn	54.94	2273	1245	3452	7.2
Hg	200.61	-38	-	676	13.55
Mo	96.00	4748	2602	6692	10.2
Ni	58.69	2645	1452	5252	8.85
Pd	106.7	2831	1555	3992	12.00
P	31.02	111	42	536	1.82
Pt	195.23	3224	1755	7772	21.45
K	39.09	144	62	1400	0.86
Rh	102.91	3551	1882	4532	12.50
Se	78.96	428	220	1270	4.81
Si	28.06	2588	1420	4712	2.40
Ag	107.88	1761	961	3542	10.50
Na	22.99	207	97	1616	0.97
Sr	87.63	1472	800	2102	2.60
S	32.06	235	112	832	2.07
Ta	180.88	5162	2832	7412	16.60
Te	127.61	846	451	2534	6.24
Thi	204.39	578	302	3002	11.85
Th	232.12	3353	1827	5432	11.50
Sn	118.70	450	232	4100	7.30
Tit	47.90	3272	1782	5432	4.50
W	184.00	6098	3334	10526	19.30
U	238.14	3074	1672	6332	18.70
V	50.95	3110	1692	5432	5.68
Zn	65.38	787	419	1661	7.14
Zr	91.22	3092	1682	5252	6.40

تبديلات : سيستم متريكSI به سيستم غير متريك SI

1 lbf/in2	= 1 psi
1 ksi	= 1000 psi = 6.895 N/m2 = 6.895 MPa = 0.7031 kgf/mm2 =0.4464 tonf/in2
1 N/mm2	= 1 MN/m2 = 1 MPa = 0.06475 tonf/in2 = 145.04 lbf/in2 = 0.10197 kgf/mm2
1 kgf/mm2	= 9.8067 N/mm2 = 0.63497 tonf/in2 = 1422.4 lbf/in2
1 tonf/in2	= 9.8067 N/mm2 = 0.63497 tonf/in2 = 1422.4 lbf/in2
1 ft-lbf	= 1.3558 J = 0.1369 kgf-m
1 J	= 0.73757 ft-lbf = 0.10197 kgf-m
1kgf-m	= 9.8067J = 7.3068 ft lbf

	واحد انگليسي	افزايش فاكتور	واحدSI
مساحت	in2	6.45	cm2
مساحت	ft2	.093	m2
طول	in	2.54	cm
طول	ft	.305	m
حجم	lb.	.454	kg
دما	(oF - 32)	.556	oC

مشخصات برتر:

استاندارد، مشخصات یکنواختی را تامین میکند. و به هر دو طراح ( ریخته گر) و کارخانه ریخته گری در تعریف مهمترین خواص قطعه ریخته گری کمک میکند. هرچند اکثر مشخصات شناخته شده اند. از رنج خواص مشخص میشود که تعریف میشود ، استنباط میشود که قطعاتی که خواص آنها در کمترین مقدار یا در هر قسمتی از این محدوده باشند قابل قبول است. اگرکمتریا بیشتر از این از این محدوده قرار بگیرند نتایج قابل قبولی بدست نمی آید. و اغلب یک محدوده مناسبي را مهندس پيشنهاد ميكند. طبق ضمانت به SPC و بهبود مداوم كيفيت بسياري از كارخانه هاي ريختگي امكانات خود را براي توليد قطعه ريختگي گسترش داده اند. بطوريكه بصورت آماري بتوان نشان داد. طراح بايد از اين توانائي بهره مند باشد تا بتواند كيفيت مطمئني را با مشخصات مناسب براساس نياز حاصل كند.
منابع:
1-Annual Book of ASTM Standards, Volume 01.02, Ferrous Castings, 1987
2-I. C. H. Hughes, "Ductile Iron," Metals Handbook, American Society for Metals. 3-Vol. 15, 9th edition, 1988.
4-American Society of Automotive Engineers Inc., Warrendale, PA, 1989.
5-: http://iranwelding.blogfa.com
6- مجموعه مقاله‌هاي شانزدهمين سمينار سالانه جامعه ريخته‌گران ايران ناشرانتشارات جامعه ريخته گران ايران
7- : http://parsifa.wordpress.com
8- http://www.daneshju.ir
/خ

چدن و استانداردهاي آن(cast iron and its standard )

تازه های مقالات

بیشترین بازدید هفته