چدن انعطاف پذیر چیست? - مزایا, نمرات & استفاده می کند

مطالب نشان می دهد

1. مقدمه

چدن چدن, غالباً چدن گره ای یا آهن گرافیتی کروی نامیده می شود.

در 1948, Keith Millis فهمید که اضافه کردن مقدار کمی منیزیم به آهن مذاب باعث ایجاد گره های گرافیتی تقریباً کروی به جای پوسته شدن.

این دستیابی به موفقیت چدن چدن (از), که ترکیبات و اقتصاد را با قدرت و کشیدگی قابل توجهی بهبود می بخشد.

این مقاله به ماهیت اساسی چدن چدن می پردازد, شیمی و ساختار آن, عملکرد مکانیکی, پردازش مسیرها, مقاومت در برابر خوردگی,

برنامه های اصلی, مزایا و محدودیت ها, و مقایسه با مواد جایگزین.

2. چدن انعطاف پذیر چیست?

چدن چدن (از) واجد شرایط به عنوان یک خانواده چدن است که توسط کروی مشخص می شود (گره دار) اجزاء گرافیت به طور یکنواخت در یک ماتریس فلزی پراکنده شده است.

برخلاف گرافیت پوسته پوسته خاکستری, مستعد غلظت استرس, گره های گرافیتی DI انتشار ترک, فعال کردن رفتار انعطاف پذیر.

پل های آهنی انعطاف پذیر شکاف عملکرد بین آهن خاکستری و فولاد کم آلیاژ.

تولید کنندگان از چدن انعطاف پذیر برای اجزای زیر بارهای چرخه ای بهره برداری می کنند, جایی که هم مقاومت بالا و هم مقاومت در برابر ضربه وجود دارد.

علاوه بر این, قابلیت ماشین سازی DI و قابلیت شکل نزدیک به شکل ، هزینه های پردازش پایین دست را کاهش می دهد.

3. ترکیب شیمیایی و سیستم های آلیاژ

ترکیب پایه: fe -c -si -mn -p -s

بنیاد چدن انعطاف پذیر در یک بار معمولی خاکستری خاکستری قرار دارد -آهن (Fe), کربن (سی), سیلیکون (و), منگنز (منگنز), فسفر (پ), و گوگرد (اس).

دامنه شیمیایی نماینده برای یک درجه مشترک (ASTM A536 65-45-12) ممکن است باشد:

سی: 3.5 – 3.8 دنباله %
و: 2.2 – 2.8 دنباله %
منگنز: 0.1 – 0.4 دنباله %
پ: ≤ 0.08 دنباله %
اس: ≤ 0.025 دنباله %

سیلیکون بلند (≥ 2 دنباله %) شکل گیری گرافیت را به جای سیمانیت ترویج می کند, در حالی که گوگرد پایین است (< 0.025 دنباله %) از اجزاء بیش از حد که در تشکیل گره تداخل دارند جلوگیری می کند.

عناصر گره دار: منیزیم (Mg), سریم (Ce), و زمین های نادر (دوباره)

گرهگی در چدن انعطاف پذیر ناشی از اضافه کردن منیزیم است - به طور معمول 0.03% – 0.05% Mg- به آهن مذاب.

ریخته گری ها از طریق منیزیم را معرفی می کنند آلیاژهای Mg -Fe Fe یا سیمهای. میل شدید منیزیم برای فرم های گوگرد MGS, بنابراین آنها گوگرد را محکم کنترل می کنند تا در زیر باقی بمانند 0.025%.

بسیاری از ریخته گری ها نیز اضافه می کنند 0.005 – 0.01 WT ٪ Cerium یا عناصر زمین نادر برای اصلاح شکل و اندازه گره, بهبود قوام مکانیکی, مخصوصاً در بخش های ضخیم.

این موارد اضافی باعث کاهش بیشتر حساسیت به تغییرات در گوگرد و اکسیژن می شود.

آلیاژ اضافی: مس (مس), نیکل (در), مولیبدن (مو), کروم (Cr)

به قدرت خیاطی, سختی, یا مقاومت در برابر خوردگی, ریخته گری عناصر آلیاژ ثانویه را در بر می گیرد:

مس (مس): 0.2 – 0.5 دنباله % شکل گیری مروارید را تقویت می کند, افزایش قدرت توسط 10 – 20 %.
نیکل (در): 0.5 – 1.5 دنباله % مقاومت در برابر دمای پایین و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.
مولیبدن (مو): 0.2 – 0.4 دنباله % برای خدمات با دمای بالاتر ، سخت افزاری و مقاومت خزش را بهبود می بخشد.
کروم (Cr): 0.2 – 0.5 دنباله % مقاومت در برابر خوردگی خفیف و ریزساختار محکم تر.

به طور معمول, نمرات چدن انعطاف پذیر در درون باقی مانده است 1 – 2 دنباله % از مس ترکیبی + در + مو + Cr, اطمینان از کارآیی مقرون به صرفه هنگام تحقق اهداف عملکرد.

استانداردها و نمرات

ASTM A536 (ایالات متحده آمریکا): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 نمرات.
ISO 1083 (اروپا): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
یکی شما 1563 (آلمان): GG-25, GS-32, معادل GS-45.

4. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی چدن انعطاف پذیر

استحکام کششی, قدرت تسلیم, و شکل پذیری

امضای آهن انعطاف پذیر آن است ترکیبی از استحکام بالا و انعطاف پذیری قابل توجه:

درجه	UTS (MPa)	بازده (0.2% جبران کردن, MPa)	ازدیاد طول (%)	ماتریس
60-40-18 (A536)	400 – 550	245 – 415	10 – 18	فریسی
65-45-12 (A536)	450 – 650	275 – 450	8 – 12	مروارید
80-55-06 (A536)	700 – 900	415 – 620	3 – 6	کاملاً مروارید

در مقابل, فقط بازده آهن خاکستری استاندارد 200 – 300 MPa قدرت کششی با تقریباً بدون کشیدگی.

زیرا گره های گرافیتی DI شروع ترک خوردگی, برای نمرات با مقاومت پایین به دو رقم می رود.

سختی و مقاومت در برابر سایش

سختی آهن انعطاف پذیر 170 – 320 HB, بستگی به درجه و ماتریس دارد:

یک درجه فریتیک (60-40-18) در اطراف تحویل می دهد 170 HB, مناسب برای بازیگران با هدف عمومی (منیفولدها, قاب ها).
درجه مروارید با استحکام بالا (80-55-06) به دست می آید 260 – 320 HB, رقابت با فولاد کم آلیاژ در مقاومت سایش برای چرخ دنده ها, گچ, و پروانه های پمپ.

هنگامی که مقاومت در برابر سایش بسیار مهم است, تولید کنندگان اغلب انتخاب می کنند آهن انعطاف پذیر (ادی),

که می رسد 300 – 450 HB بعد از عملیات حرارتی, تعادل سختی با سختی باقیمانده.

زندگی خستگی و تأثیر سختی

گرافیت کروی آهن داکتیل به طور قابل توجهی عملکرد خستگی را تقویت می کند:

حد خستگی به طور معمول در ± 40% از UTS. برای یک 65-45-12 درجه (UTS 500 MPa), استقامت خستگی می رسد 200 MPa در چرخه 10 درجه تحت خم شدن معکوس.
سختی (charpy v-notch at 20 درجه سانتی گراد) محدوده از 15 – 60 جی, بستگی به درجه دارد. با قدرت پایین, نمرات غنی از فریتیک جذب می شود 60 جی, در حالی که نمرات کاملاً مروارید به 15 جی.

این مقادیر از آهن خاکستری فراتر می روند (10 – 20 جی) و به فولاد کم آلیاژ نزدیک شوید, ساخت چدن انعطاف پذیر برای کاربردهای چرخه بالا مانند میل لنگ و میله های اتصال ایده آل است.

مدول کشش و ظرفیت میرایی

برخلاف آهن خاکستری 100 – 120 GPa میتول, اقدامات مدول آهن انعطاف پذیر 170 – 200 GPa, تقریباً مطابق با فولاد کم آلیاژ.

این سفتی زیاد, همراه با ظرفیت میرایی در اطراف 0.005 به 0.010 (کاهش لگاریتمی),

تضمین می کند که قطعات چدن داکتیل در حالی که لرزش ها را کاهش می دهد ، مقاومت در برابر انحراف در برابر بار مقاومت می کند - در اجزای موتور و پایه های ماشین آلات.

هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی

اموال	چدن داکتیل	آهن	فولاد (A36)
هدایت حرارتی (W/m·K)	35 – 50	35 – 45	45
ضریب انبساط حرارتی (× 10 ⁻⁶/درجه سانتیگراد)	12 – 13	10 – 12	11 – 13

هدایت حرارتی آهن انعطاف پذیر به موازات آهن خاکستری و فولاد, فعال کردن اتلاف گرمای کارآمد در بلوک های موتور و طبل ترمز.

ضریب انبساط حرارتی آن (~ 12 × 10 ⁻⁶/درجه سانتیگراد) از نزدیک با فولاد تراز می شود, ساده سازی طراحی چند ماده.

5. رفتار خوردگی و مقاومت در برابر محیط زیست

فیلم های منفعل و اکسیداسیون سطح

آهن انعطاف پذیر تشکیل می دهد اکسید آهن (fe₃o₄/fe₂o₃) فیلم هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن. این لایه منفعل اکسیداسیون بیشتر در محیط های خفیف کند می شود.

افزودنی های آلیاژ مانند 0.5 – 1.5% در یا 0.2 – 0.5% Cr با تثبیت فیلم منفعل ، عملکرد خورنده را بهبود بخشید.

بر خلاف آهن خاکستری - که ممکن است گودال ایجاد شود - ماتریس DI می تواند در برابر حمله بومی شده بهتر مقاومت کند, مخصوصاً وقتی روکش شده است.

نرخ خوردگی تطبیقی در مقابل. آهن و فولاد خاکستری

محیط زیست	از (بی رویه, mm/y)	آهن (mm/y)	فولاد ملایم (mm/y)
آب شیرین	0.05 – 0.10	0.10 – 0.15	0.20 – 0.30
آب دریا	0.20 – 0.35	0.40 – 0.60	0.50 – 1.00
اسیدی (PH 3 – 4)	0.15 – 0.25	0.30 – 0.40	0.50 – 1.00
قلیایی (PH 9 – 10)	0.02 – 0.05	0.05 – 0.08	0.10 – 0.20

در هر مورد, میزان خوردگی چدن انعطاف پذیر تقریباً باقی مانده است 50% آن آهن خاکستری و 30-40 ٪ آن از فولاد خفیف.

متقاضی پوشش های اپوکسی یا پلی اورتان خوردگی DI را کاهش می دهد < 0.01 MM/سال در محیط های تهاجمی.

هنگامی که دفن یا غوطه ور شد, طراحان استخدام می کنند آنهای قربانی روی یا آلومینیوم برای محافظت از خطوط لوله و اتصالات چدنی بدون پوشش.

کنترل خوردگی: پوشش ها, حفاظت کاتدی, و انتخاب مواد

پوشش ها: اپوکسی بلند (200 میکرومتر) یا شعله اسپری شده روی/آلومینیوم لایه ها عمر خدمات را در کارخانه های فرآوری دریایی یا شیمیایی گسترش می دهند.
حفاظت کاتدی: آنوبهای فعلی یا قربانی تحت تأثیر ، یکپارچگی لوله چدن انعطاف پذیر را در تاسیسات زیرزمینی یا زیر آب حفظ می کنند.
انتخاب مواد: در شرایط بسیار خورنده (PH < 3 یا کلرید > 10 000 PPM), مهندسان مشخص می کنند At-allead می شود یا فولاد ضد زنگ به جای نمرات استاندارد.

6. فرآیندهای تولید چدن انعطاف پذیر

روش های قالب بندی: ریخته گری شن و ماسه, قالب گیری پوسته, و ریخته گری سرمایه گذاری

ریخته گری شن و ماسه سبز روش غالب باقی مانده است. ریخته گری ماسه سیلیس را با خاک رس یا اتصال دهنده های شیمیایی در فلاسک ها در اطراف الگوهای بسته بندی می کند.
قالبهای شن و ماسه در حال قرار دادن است, هسته, و سیستم های دروازه دار متناسب با سیالیت DI. ضخامت حداقل بخش معمولی در اطراف است 6 – 8 میلی متر برای جلوگیری از نقص انقباض.
قالب گیری پوسته از مخلوط ماسه ای با روکش رزین گرم شده در اطراف یک الگوی فلزی گرم شده استفاده می کند.
این روند بازده پایان سطح RA = 1-3 میکرومتر و تحمل 0.3 میلی متر, با حق بیمه هزینه 20 % بیش از شن و ماسه سبز.
ریخته گری سرمایه گذاری (موم گمشده) بخش های نازک را تسهیل می کند (به سمت 3 میلی متر) و هندسه های پیچیده با تحمل 0.1 میلی متر.
با این حال, فرماندهی سرمایه گذاری چدن داکتیل 2-3 هزینه معادل ماسه ریخته گری, محدود کردن استفاده در قطعات کم حجم یا پیچیده.

سرمایه گذاری ریخته گری چدن چدن داکتیل اگزوز اگزوز

عملیات حرارتی: آنیل کردن, عادی سازی, خویشاوند شرقی (ادی)

ماتریس DI و عملکرد مکانیکی خیاط های عملیات حرارتی:

آنیل کردن: خنک کننده آهسته از 900 درجه سانتی گراد پایین به دمای اتاق یک ماتریس کاملاً فری تولید می کند, حداکثر انعطاف پذیری (~ 18 % کشیدگی) و ماشین کاری (400 MPA UTS).
عادی سازی: گرم کردن به 900 – 920 درجه سانتی گراد پس از آن خنک کننده هوا یک ریزساختار فریتیک -پارلیتی متعادل را به همراه دارد, ارائه UTS 450 MPA و 12 % کشیدگی.
خویشاوند شرقی (ادی): ریخته گری آهن انعطاف پذیر در حال راه حل در حال حرکت است 900 درجه سانتی گراد برای حل کردن کاربیدها, سپس به یک حمام نمکی در 250 – 375 درجه سانتی گراد برای 1 – 4 ساعت.
این یک تولید می کند فریت + آستنیت حفظ شده کربن غنی شده ساختار.
نمرات آدی از 400 MPa به 1 400 MPa UTS, با کشیدگی بین 2 – 12 %, و عملکرد خستگی استثنایی (محدودیت های استقامت تا 400 MPa).

پس پردازش: ماشینکاری, تکمیل سطح, پوشش

ماشینکاری: دستگاه های چدن انعطاف پذیر به طور مشابه با فولاد کربن. سرعت چرخش معمولی برای 65-45-12 معلق در 150-250 متر در/i با ابزار کاربید.
دامنه سرعت مته 50-100 متر در/i. روغن کاری خنک کننده از لبه ساخته شده جلوگیری می کند. کمبود گرافیت پوسته DI باعث کاهش تراش ابزار می شود.
تکمیل سطح:

- انفجار شات با ریزه فلزی (20-40 مش) ماسه را از بین می برد و یک مات مات را فراهم می کند (Ra 2 – 5 میکرومتر).
- سنگ زنی/صیقل دادن به RA می رسد < 0.8 میکرومتر برای آب بندی سطوح.

پوشش:

- پوشش اپوکسی/پودر: یک فیلم 50-200 میکرومتر را برای محافظت در برابر خوردگی در محیط های دریایی یا صنعتی سپرده می دهد.
- فلزکاری (روی یا آلومینیوم): اسپری حرارتی اعمال می شود 100 – 150 لایه قربانی میکرومتر برای قطعات دفن شده یا غوطه ور.

7. آهن انعطاف پذیر Austempered چیست (ادی)

آهن انعطاف پذیر (ادی) نمایانگر یک زیر کلاس تخصصی از چدن انعطاف پذیر است که ترکیبی استثنایی از قدرت را ارائه می دهد, شکل پذیری, و مقاومت در برابر خستگی.

بر خلاف آهن متراکم متداول - که به طور معمول دارای یک ماتریس فری -پارلیتی یا کاملاً مروارید است,

ریزساختار منحصر به فرد ADI شامل خوب است صفحات فریت بینیتی غوطه ور در یک ماتریس از آستنیت حفظ شده کربن غنی شده.

این ریزساختار ناشی از یک فرآیند تصفیه حرارت سه مرحله ای است: حل کننده, خاموش شدن به دمای متوسط, و austempering.

پس از اتمام, آهن انعطاف پذیر آهن Austempered نقاط قوت کششی را به همان اندازه ارائه می دهد 1 400 MPa (در آدی 900-650 درجه) ضمن حفظ کشیدگی در 2 – 5% محدوده.

مسیر تولید آهن انعطاف پذیر Austempered: حل کننده, خاموش کردن, و austempering

مراحل کلیدی در پردازش آهن انعطاف پذیر Austempered شامل می شود:

حل کننده: ریخته گری آهن انعطاف پذیر را گرم کنید 880 – 920 درجه سانتی گراد به مدت 1-2 ساعت برای حل کاربیدها و همگن کربن.
خاموش کردن: انتقال به حمام نمک در 250 – 375 درجه سانتی گراد. این دمای میانی مانع از مارتنزیت می شود.
خویشاوند شرقی: نگه دارید تا ماتریس تبدیل شود فریت به علاوه آستنیت حفظ شده کربن غنی شده- از نظر معمول 1-4 ساعت, بستگی به ضخامت بخش دارد.
خنک کننده: خاموش کردن هوا یا روغن به دمای اتاق, قفل در ریزساختار بینیتی.

ریزساختار آهن انعطاف پذیر Austempered: فریت بینیتی و آستنیت غنی شده با کربن

ریزساختار آدی از:

سوزن های فریت باینیتی: تیغه های فریت α- آهن بسیار ریز که در مرزهای آستنیت هسته می شوند.
آستنیت را حفظ کرد: فیلم های آستنیت غنی از کربن که در دمای اتاق پایدار هستند, فشار جذب و افزایش سختی.

این ترکیب به "تحول در حال تحول" اثر: تحت استرس کاربردی, متحول آستنیت را به مارتنزیت حفظ کرد, تقویت محلی ماتریس.

مزایای مکانیکی: تعادل قدرت و قدرت بالا, مقاومت در برابر خستگی

درجه یک	استحکام کششی (MPa)	قدرت تسلیم (MPa)	ازدیاد طول (%)	سختی برینل (HB)	حد خستگی (MPa)
ادی 400-120	400 – 550	275 – 415	8 – 12	180 – 260	220 – 260
ادی 600-350	600 – 900	350 – 600	4 – 8	260 – 360	300 – 350
ادی 900-650	900 – 1 400	650 – 1 000	2 – 5	350 – 450	400 – 450

در مقایسه با آهن انعطاف پذیر نرمال از ترکیب مشابه, آهن انعطاف پذیر Austempered تا 50% UT های بالاتر در حالی که حفظ می شود 2 – 5% کشیدگی.

استقامت خستگی آن اغلب فراتر می رود 400 MPa, از هر دو آهن خاکستری و بسیاری از فولادهای آلیاژ در زیر خمش بهتر عمل می کنند.

کاربردهای معمولی آهن انعطاف پذیر آهسته

مهندسان از آهن انعطاف پذیر Austempered استفاده می کنند که در آن مقاومت در برابر سایش زیاد است, استحکام بالا, و زندگی خستگی قابل اعتماد:

خودرو: چرخ دنده ها, میل لنگ, میل بادامک, و قفس های تحمل.
ماشین آلات کشاورزی: چرخ دنده, بشقاب بپوشید, و شفت های غلتکی.
روغن & گاز: ابزارهای پایین سوراخ, شفت پمپ, و اجزای شیر که نیاز به مقاومت در برابر خستگی خوردگی دارند.
تجهیزات معدن: رنده, رول سنگ شکن, و آستر آسیاب در معرض گرد و غبار ساینده است.

8. کاربردهای چدن انعطاف پذیر

قطعات خودرو: لشکر میل لنگ, چرخ دنده ها, قطعات تعلیق

خودروسازان از قدرت خستگی شدید چدن داکتیل استفاده می کنند (≥ 250 MPa) و میرایی برای میل لنگ ها و میل بادامک در موتورهای متوسط.

چرخ دنده های آهن انعطاف پذیر در حالی که باعث کاهش سر و صدا می شود ، بارگذاری شوک را تحمل می کند. بازوهای کنترل و چاقوهای فرمان از سفتی DI بهره مند می شوند (e 180 GPa) و مقاومت در برابر ضربه.

خط لوله و انتقال سیال: لوله, فلنج ها, محفظه پمپاژ, بدنهای

سیستم های لوله چدن انعطاف پذیر (EN-GJS-400-15) آب آشامیدنی یا فاضلاب را در فشارهای تا 25 نوار.

دریچه های آهن انعطاف پذیر و فلنج ها در برابر افزایش فشار چرخه ای مقاومت می کنند. میزان خوردگی تحت pH قلیایی یا خنثی حداقل باقی مانده است, در مقایسه با فولاد ضد زنگ در بسیاری از برنامه های مسیریابی مقرون به صرفه است.

تجهیزات کشاورزی و ساختمانی: چرخ دنده, غلتک, قاب

اجزای تجهیزات میدانی به طور مرتب با خاک های ساینده و فشارهای مکانیکی بالا روبرو هستند.

اسپکت های چدن انعطاف پذیر و شفت های غلتکی به دست می رسند زندگی بیش از 1 000 ساعت در محیط های شدید,

در حالی که قاب ها و ریخته گری های ساختاری هزینه های جوشکاری را به حداقل می رسانند و عمر خستگی را بهبود می بخشند.

بخش انرژی: محفظه های توربین بادی, جعبه دنده, اجزای مزارع نفتی

میرایی شدید چدن چدن لرزش های پیچشی را در گیربکس های توربین بادی کاهش می دهد, افزایش قابلیت اطمینان.

جعبه دنده ساخته شده از ADI وزن را کاهش می دهد 10% در مقایسه با اینرسی روتور فولادی و پایین.

در میدان نفتی, ابزارهای downhole و بدنهای دریچه ای در حالی که تحمل فشار چرخه ای را دارند ، آب های خورنده را تحمل می کنند 50 MPa.

لوازم و ابزارهای مصرف کننده

چدن انعطاف پذیر جرم حرارتی و دوام برای وسایل آشپزی را ارائه می دهد (اجاق های هلندی, مهارت های چدن).

آچارهای سوکت آهنی انعطاف پذیر و بدنهای لوله ای بدون شکستگی شوک را جذب می کنند, افزایش عمر ابزار.

9. جوانب مثبت و منفی های چدن انعطاف پذیر

جوانب مثبت

قدرت و سختی متعادل:

آهن انعطاف پذیر نقاط قوت کششی را ارائه می دهد 400–1 000 MPa و کشیدگی از 2-18 ٪, دستیابی به یک نسبت قدرت به وزن برتر.

در برنامه های خودرو, برای مثال, وزن میل لنگ می تواند کاهش یابد 20-30 ٪ در مقایسه با همتایان فولادی.

مقاومت عالی و مقاومت در برابر خستگی:

گره های گرافیتی کروی غلظت استرس را به حداقل می رسانند, محدودیت های خستگی تا 300 MPa.

این باعث می شود آهن انعطاف پذیر برای چرخ دنده ها ایده آل باشد, اجزای تعلیق, و سایر قسمت ها تحت بارگذاری چرخه ای.

قابلیت بازیگران برتر:

با مایع نسبتاً کم از 1 150–1 200 درجه سانتی گراد و سیالیت خوب, آهن انعطاف پذیر هندسه های پیچیده ای را با حداقل انقباض شکل می دهد (0.8–1.0 ٪).

هزینه های ریخته گری و ماشینکاری اجرا می شود 30-50 ٪ پایین تر از بندهای فولادی قابل مقایسه.

خوردگی و پایداری حرارتی:

گره های گرافیتی یک مانع طبیعی در برابر خوردگی فراهم می کنند. بعد از درمان های سطحی, اتصالات چدن انعطاف پذیر اغلب یک قرن در محیط های خاک یا آب طول می کشد.

در برابر درجه حرارت تا 300 درجه سانتی گراد با ضریب کم انبساط حرارتی.

مقرون به صرفه بودن:

مواد اولیه ارزان هستند, و ذوب نیاز به انرژی نسبتاً کم دارد.

نمرات مدرن-مانند آهن انعطاف پذیر آهن آستانه-عملکرد فولاد با استحکام بالا پس از عملیات حرارتی, ارائه صرفه جویی در هزینه کلی قابل توجه.

منفی

کنترل فرآیند تنگ:

دستیابی به گره های یکنواخت نیاز به کنترل دقیق دارد MG/چه سطح و حداقل گوگرد/اکسیژن. تضمین کیفیت به پیچیدگی و هزینه تولید می افزاید.

عملکرد محدود در دمای بالا:

بالا 350 درجه سانتی گراد, قدرت به شدت کاهش می یابد و درشت گرافیت منجر به خزش می شود.

آهن انعطاف پذیر برای منیفولدهای اگزوز یا سایر اجزای گرمای پایدار نامناسب است.

چالش های ماشینکاری:

محتوای کربن بالا برای جلوگیری از ترک خوردگی نیاز به گرمای قبل یا پس از جوشکاری دارد.

گرافیت به سرعت ابزار می پوشد, نیاز به برش کاربید و استراتژی های تخصصی ماشینکاری.

سفتی پایین:

با یک مدول خاصیت ارتجاعی در اطراف 160-170 GPA (در مقابل فولاد 210 GPa), چدن چدن بیشتر تحت بار تغییر شکل می دهد. طراحان غالباً به بخش های ضخیم تری برای جبران نیاز دارند.

تاثیر زیست محیطی:

ذوب و گره زدن انرژی قابل توجهی مصرف می کند و می تواند آلاینده ها را تولید کند.

دفع زباله باید استانداردهای نظارتی را رعایت کند. در محیط های دریایی یا اسیدی, چدن انعطاف پذیر نیاز به پوشش های محافظ اضافی دارد.

10. مقایسه با سایر مواد

هنگامی که مهندسان چدن انعطاف پذیر را ارزیابی می کنند (از) برای یک برنامه خاص, آنها غالباً خواص آن را در برابر چدن خاکستری وزن می کنند, آهن چکش خوار, آلیاژهای فولادی, آلومینیوم, و برنز.

چدن خاکستری در مقابل. چدن داکتیل

متریک	خاکستری خاکستری (گسی)	چدن چدن (از)
شکل گرافیتی	پوسته	کروی (گره)
استحکام کششی (MPa)	200 – 300	400 – 900
ازدیاد طول (%)	< 2 %	3 – 18 %
استقامت خستگی (MPa)	80 – 120	200 – 400
چقرمگی ضربه (CVN, جی)	10 – 20	15 – 60
مدول الاستیسیته (GPa)	100 – 120	170 – 200
هزینه ریخته گری در مقابل. فولاد	کم	10 – 20 % بالاتر از GI
هزینه کل قسمت	پایین ترین	20 – 30 % پایین تر از GI (وقتی قدرت بحرانی است)
کاربردهای معمولی	تخت ماشین, روتورهای ترمز, بلوک های موتور غیر بحرانی	لشکر میل لنگ, چرخ دنده ها, بازوهای تعلیق, محفظه پمپاژ

آهن قابل انعطاف در مقابل. چدن داکتیل

متریک	آهن قابل انعطاف	چدن چدن (از)
روند تولید	آنیل آهن سفید (48-72 ساعت @ 900 درجه سانتی گراد)	گره زدن تک مرحله ای (Mg, دوباره)
استحکام کششی (MPa)	200 – 350	400 – 900
ازدیاد طول (%)	3 – 10 %	3 – 18 %
پیچیدگی عملیات حرارتی	طولانی, پر انرژی	گره دار + عملیات حرارتی اختیاری
زمان چرخه	2-3 روز (آنیل)	ساعت (ریخته گری + گره دار)
هزینه (در هر کیلوگرم)	متوسط	پایین تر (روند ساده تر)
کاربردهای معمولی	ابزارهای دستی, براکت های کوچک, اتصالات	قطعات خودرو, قطعات ماشین آلات سنگین

آلیاژهای فولادی در مقابل. چدن داکتیل

متریک	فولاد کم آلود (به عنوان مثال, 4140)	چدن چدن (از)
تراکم (g/cm³)	~ 7.85	~ 7.20
مدول الاستیسیته (GPa)	~ 200	170 – 200
استحکام کششی (MPa)	800 – 1 100	400 – 900
ازدیاد طول (%)	10 – 15 %	3 – 18 %
حد خستگی (MPa)	300 – 400	200 – 400
قابلیت ریخته گری	بیچاره (نیاز به جعل/ماشینکاری دارد)	عالی (بازیگران نزدیک شبکه)
رتبه پذیری	30 – 50 % (فولاد مرجع = 100)	60 – 80 %
قابلیت جوشکاری	خوب با عملیات حرارتی قبل از گرمای/پس از جوشکاری	بیچاره (نیاز به پیش گرم و تسکین استرس دارد)
هزینه (ریخته گری + ماشینکاری)	بالا (بیلت جعلی یا ماشینکاری شده)	20 – 50 % پایین (شکل نزدیک شبکه)
کاربردهای معمولی	شفت های با استحکام بالا, مخازن تحت فشار, اجزای ساختاری سنگین	لشکر میل لنگ, محفظه پمپاژ, جعبه دنده, قاب های ماشین آلات

آهن انعطاف پذیر در مقابل. آلومینیوم و برنز

متریک	آلیاژ آلومینیوم (به عنوان مثال, 6061-T6)	برنز (به عنوان مثال, C93200)	چدن چدن (از)
تراکم (g/cm³)	~ 2.70	8.4 – 8.9	~ 7.20
استحکام کششی (MPa)	290 – 310	~ 350	400 – 900
ازدیاد طول (%)	12 – 17 %	10 – 15 %	3 – 18 %
هدایت حرارتی (W/m·K)	~ 205	~ 50 – 100	35 – 50
مقاومت در برابر خوردگی	عالی (آنودایز شده)	عالی (محیط زیست)	متوسط (پوشش یا آلیاژ مورد نیاز است)
مقاومت در برابر سایش	متوسط	خیلی خوبه (ضد اصطکاک)	خوب تا عالی (بستگی به درجه دارد)
هزینه (در هر کیلوگرم)	متوسط	بالا (2-3 × از)	کم تا متوسط
ماشین کاری	عالی (RA ~ 0.2-0.4 میکرومتر)	متوسط	خوب (به ابزار کاربید نیاز دارد)
کاربردهای معمولی	سازه هواپیما, مبدل های حرارتی, لوازم الکترونیکی مصرفی	بلبرینگ, بوش ها, سخت افزار دریایی	چرخ دنده ها, اجزای تعلیق, محفظه پمپاژ, بلوک های موتور

چه موقع به نفع چدن داکتیل

اجزای چرخه ای یا پر بار: ترکیب DI از مقاومت کششی (≥ 500 MPa), استقامت خستگی (≥ 200 MPa), و میرایی آن را برای ایده آل برای میل لنگ, چرخ دنده ها, و سلاح های تعلیق.
پیچیدگی نزدیک شبکه: چدن چدن ماسه یا پوسته ریخته گری هزینه های ماشینکاری را کاهش می دهد 30-50 ٪ در مقایسه با فولاد, کاهش هزینه کلی قسمت.
تولید با حجم متوسط حساس به هزینه: هنگامی که جعل فولاد یا آلومینیوم ماشینکاری شده هزینه های بیش از حد را متحمل می شوند, آهن انعطاف پذیر تعادل عملکرد و اقتصاد را ارائه می دهد.
اتصالات خورنده یا مقاوم در برابر سایش: با پوشش های مناسب یا آلیاژ, خطوط لوله چدن انعطاف پذیر و محفظه های پمپ چندین دهه در محیط های تهاجمی تحمل می کنند.

وقتی مواد دیگر غالب هستند

نیازهای فوق العاده سبک وزن: در پوست بدنه هوافضا, اجسام وسیله نقلیه برقی, یا الکترونیک قابل حمل, آلیاژهای آلومینیوم یا منیزیم صرفه جویی در وزن بی نظیر.
محیط های خورنده شدید: مناطق چلپ چلوپ, خطوط فرآیند کلر,
یا زهکشی اسیدی اغلب فولادهای ضد زنگ را نیاز دارد (به عنوان مثال, 316, دوبلکس) فیلم های منفعل که از موانع روکش شده یا آلیاژ DI فراتر می رود.
سرویس با درجه حرارت بالا (> 350 درجه سانتی گراد): در اجزای توربین یا منیفولدهای اگزوز,
Superalloys مبتنی بر نیکل یا فولادهای مقاوم در برابر گرما (به عنوان مثال, 17-4 PH) قدرت پایدار را در جایی که چدن انعطاف پذیر دچار خزش می شود.
حداکثر سختی و جوشکاری: پرتوهای فولادی و خطوط لوله اندود در هنگام جعل ترجیح داده می شوند, جوشکاری, یا تشکیل سرد نیاز به سازگار دارد, عملکرد مستند.

11. نتیجه گیری

چدن انعطاف پذیر به عنوان یک همه کاره مشخص است, مواد مهندسی مقرون به صرفه.

آن گرافیت کروی ریزساختار ترکیبی نادر از استحکام کششی بالا, انعطاف پذیری اساسی, و زندگی خستگی عالی.

تولید کنندگان می توانند اشکال نزدیک به شبکه ارائه دهند, ماشینکاری بعدی را به حداقل برسانید, و خواص خیاطی از طریق عملیات حرارتی, برجسته ترین به شکل آهن انعطاف پذیر Austempered (ادی).

با وجود آسیب پذیری خوردگی متوسط, بازیافت آهن انعطاف پذیر, ظرفیت میرایی,

و طیف گسترده ای از نمرات استاندارد ، آن را در سراسر خودرو ضروری می کند, خط لوله, کشاورزی, انرژی, و بازارهای مصرف کننده.

در این, ما در استفاده از این تکنیک های پیشرفته برای بهینه سازی طرح های مؤلفه خود آماده هستیم تا با شما شریک شویم, انتخاب مواد, و گردش کار تولید.

اطمینان از اینکه پروژه بعدی شما از هر معیار عملکرد و پایداری فراتر رود.

امروز با ما تماس بگیرید!

سوالات متداول

چه چیزی چدن داکتیل را از چدن خاکستری متمایز می کند?

چدن چدن (از) شامل کروی (گره دار) گرافیت به جای گرافیت پوسته موجود در آهن خاکستری.

آن گره های کروی انتشار ترک ترک, قدرت کششی به طور قابل توجهی بالاتر است (400–900 MPa) و ازدیاد طول (3- 18 %) در مقایسه با 200-300 MPa آهن خاکستری و < 2 % کشیدگی.

چه ملاحظات ماشینکاری در مورد آهن انعطاف پذیر اعمال می شود?

دستگاه های چدن انعطاف پذیر به طور مشابه با فولاد کربن اما نیاز دارند ابزار کاربید به دلیل گره های کربن بالا.

سرعت برش توصیه شده از 150-250 متر در/i, با فیدهای 0.1-0.3 میلی متر/rev.

استفاده مناسب از مایع خنک کننده از لبه ساخته شده جلوگیری می کند. درجه های سخت یا ADI ممکن است به سرعت کندتر یا ابزارهای سرامیکی برای جلوگیری از سایش زودرس نیاز داشته باشد.

چگونه آهن انعطاف پذیر در هزینه با مواد جایگزین مقایسه می کند?

آهن انعطاف پذیر در مقابل. آهن: هزینه مواد اولیه چدن چدن 10-20 پوند % بالاتر.
با این حال, کاهش ضخامت دیواره و کمک هزینه ماشینکاری اغلب هزینه های کل قسمت 20-30 را به همراه دارد % در برنامه های مهم و مهم پایین تر.
فولاد در مقابل. آهن: ریخته گری آهن انعطاف پذیر اغلب 20-50 هزینه دارد % کمتر از فرآورهای فولادی معادل یا اجزای سنگین.
آلومینیوم/برنز در مقابل. آهن: آهن انعطاف پذیر در هر کیلوگرم نسبت به برنز ارزان تر است (2-3 × هزینه بالاتر) و, اگرچه سنگین تر از آلومینیوم است,
قدرت بسیار بیشتری را ارائه می دهد, زندگی خستگی, و هزینه مواد پایین هنگامی که وزن نگرانی اصلی نیست.