چدن داکتیل ( آهن انعطاف پذیر )

چدن داکتیل – که به آن آهن کروی یا گره ای نیز می گویند – در واقع استانداردی برای گریدی از آهن ها هست که به دلیل ریزساختار منحصر به فردشان استحکام، انعطاف پذیری، دوام و خاصیت ارتجاعی بالایی از خود نشان می دهند.

چدن داکتیل معمولاً حاوی بیش از 3 درصد کربن است. می تواند بدون شکستگی خم شود، پیچ خورده یا تغییر شکل دهد. خواص مکانیکی آن مشابه فولاد است و بسیار بیشتر از چدن های استاندارد است.

در ریخته گری با چدن داکتیل اجسام فلزی که قرار است تولید شود از ریخته شدن آهن به شکل مذاب به داخل حفره های یک قالب حاصل می شوند. آهن داکتیل متعاقبا خنک می شود و به شکل فضای خالی که درون آن ریخته شده در می آید.

چدن داکتیل چیست؟

چدن داکتیل که در سال 1943 اختراع شد، یک باسازی مدرن از چدن است. چدن معمولی و چدن داکتیل دارای خواص فیزیکی متضادی هستند که ناشی از تفاوت در ریزساختار آنهاست.

گرافیت و کربن موجود در چدن به صورت ورقه ای ظاهر می شوند. چدن قابلیت بار فشاری مثبتی را نشان می‌دهد، اما بارگذاری کششی بالاتر از مقاومت کششی طبیعی آن می‌تواند باعث ایجاد ترک و انتشار سریع از نقاط تنش در ریزساختار گرافیت پوسته‌شده شود.

در نتیجه، چدن عملاً هیچ کشیدگی ندارد. این یک ماده شکننده است و بنابراین استفاده از آن در کاربردهای بارگذاری کششی و ضربه ای محدود است.

گرافیت درون چدن شکل پذیر (داکتیل )به صورت کروی دیده می شود، بنابراین گاهی اوقات به آن گرافیت کروی نیز می گویند. به طور مشابه، اصطلاح آهن ندولار از این واقعیت ناشی می شود که کربن موجود در آهن شکل پذیر به شکل گره نگه داشته می شود. این ریزساختار منحصر به فرد باعث می شود که چدن داکتیل در برابر خمش و بارگذاری ضربه ای بسیار بهتر از چدن سنتی مقاومت کند.

چدن داکتیل از چه ساخته شده است؟

در حالی که چدن داکتیل را می توان از فولاد یا آهن قراضه تولید کرد، آهن خام منبع اصلی خوراک اکثر ریخته گری های مدرن چدن داکتیل است. آهن خام به تولید آهن اولیه در کوره بلند اطلاق می شود که حاوی بیش از نود درصد آهن است.

آهن خام در تولید چدن داکتیل به عنوان منبع اصلی آهن خالص استفاده می شود. چندین مزیت منحصر به فرد را ارائه می دهد: آهن خام حاوی عناصر کم باقیمانده یا مضر است، ترکیب شیمیایی ثابتی دارد، شرایط بهینه سرباره را بهبود می بخشد، و با ارائه خواص بار ثابت، کنترل فرآیند را بهبود می بخشد.

تقاضا برای آهن خام در سال‌های اخیر افزایش یافته است زیرا کارخانه‌های ریخته‌گری چدن داکتیل از مزایای آن نسبت به منابع آهن جایگزین مانند ضایعات آهن، یا ذوب ضایعات فولاد و افزودن کربن استفاده می‌کنند.

مزایای آلیاژ داکتیل

چندین مزیت وجود دارد که چدن داکتیل به طراحان ارایه می کند:

• چدن داکتیل را می توان به راحتی ریخته گری و ماشین کاری کرد.
• نسبت استحکام به وزن بسیار خوبی دارد.
• چدن داکتیل را می توان با هزینه بسیار کمتری نسبت به فولاد ساخت.
• قابلیت ریخته‌گری و ماشین‌کاری عالی دارد.
• چدن داکتیل ترکیبی استثنایی از چقرمگی، ساخت کم هزینه و قابلیت اطمینان را در اختیار طراح قرار می دهد.

خواص آهن داکتیل

برای ایجاد درجات مختلف چدن داکتیل، باید ساختار ماتریس اطراف گرافیت را در طی فرآیند ریخته گری یا از طریق عملیات حرارتی بعدی کنترل کرد. تفاوت های ترکیبی جزئی بین گریدهای مختلف چدن شکل پذیر به منظور ایجاد ماتریس (ریزساختار) مورد نظر وجود دارد.

چدن داکتیل را می توان به عنوان فولادی در نظر گرفت که کروه های گرافیتی در سراسر ماتریس آن پراکنده شده اند. کیفیت ماتریس فلزی که در آن کروه های گرافیتی معلق هستند، تأثیر قابل توجهی بر خواص چدن شکل پذیر دارد، اما خود کروه های گرافیتی اینطور نیستند.

ماتریس های متعددی در آهن شکل پذیر یافت می شود که رایج ترین عبارتند از:

• فریت – آهنی خالص، انعطاف پذیر و انعطاف پذیر با استحکام کمی. این ماتریس دارای مقاومت سایش ضعیف است، اما مقاومت در برابر ضربه بالا و ماشین کاری خوب است.
• پرلیت – مخلوط مکانیکی فریت و کاربید آهن (Fe3C). نسبتا سخت است، با شکل پذیری متوسط. دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، مقاومت در برابر ضربه متوسط و ماشین کاری خوب است.
• پرلیت/فریت – ساختاری متشکل از مخلوط پرلیت و فریت و متداول ترین ماتریس برای گریدهای تجاری آهن شکل پذیر.
  نمرات آهن داکتیل معمولی

در حالی که مشخصات مختلف چدن داکتیل وجود دارد، ریخته گری ها به طور معمول 3 درجه معمولی را ارائه می دهند.

کاربردهای چدن داکتیل

چدن داکتیل استحکام و شکل پذیری بیشتری نسبت به آهن خاکستری دارد. این ویژگی ها به آن اجازه می دهد تا به طور موثر در طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی از جمله تولید لوله، قطعات خودرو، چرخ دنده، جعبه دنده، محفظه پمپ، قاب ماشین آلات برای صنعت برق بادی و بسیاری موارد دیگر استفاده شود.

از آنجایی که مانند آهن خاکستری شکسته نمی شود، استفاده از آهن داکتیل در کاربردهای محافظت در برابر ضربه مانند بولارد نیز بی خطر است.