متالورژی ، علم ناشناخته

برای سربلندی کشورمان ، باید به سرآغاز هایمان پایان دهیم

 
صنعت فولاد
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٠:٢۳ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢٩
 

 

      صنعت فولاد

امروزه در جهان، صنعت فولاد یکی از پایه‌های مهم اقتصاد هر کشور بحساب می‌آید و همواره مصرف سرانه فولاد از جمله شاخص‌های اصلی میزان صنعتی بودن یک کشور است.

در ایران نیز فولاد بعنوان صنعتی پیشرو، نقشی اساسی در اقتصاد ملی و توسعه دیگر بخش‌های اقتصادی کشور ایفا می‌کند، لذا توسعه این صنعت بعنوان زیربنای توسعه سایر صنایع کشور حایز اهمیت است.

با توجه به میزان تولید کل فولاد خام جهان در سال 2010 و پیش‌بینی‌های سال 2011، می‌توان نتیجه گرفت که تولید فولاد خام در جهان افزایشی خواهد بود.

تولید فولاد خام در ایران نیز، با توجه به واحدهای آماده بهره‌برداری در بخش خصوصی و دولتی، با سرعت بیشتری نسبت به رشد جهانی در سال 2011، افزایش خواهد یافت.

حرکت به سمت تولید محصولات با ارزش افزوده بالاتر نیز از جمله استراتژی‌هایی است که صنعت فولاد کشور پیگیری خواهد کرد.


تولید فولاد در جهان امروز
تولید فولاد خام در دنیا در سال 2010 برابر با یک میلیارد و 414 میلیون تن بود که نسبت به سال 2009 از رشد 15 درصدی برخوردار است، این در حالی است که تولید سال 2009 افت 8 درصدی نسبت به سال قبل از آن را تجربه کرد.

ظرفیت فولاد خام نیز در سال 2010، برابر با یک میلیارد و 886 میلیون تن است، لذا درصد استفاده از ظرفیت تولید فولاد دنیا برابر با 73.8 درصد می‌شود که 1.1 درصد از سال 2009 بالاتر بوده، لیکن با رقم 90.8 درصد استفاده از ظرفیت سال 2008 (قبل از بحران جهانی اقتصاد) فاصله زیادی دارد.

ظرفیت بلااستفاده واحدهای فولادی دنیا نزدیک به 472 میلیون تن است که به معنای پیشی گرفتن نسبتا زیاد عرضه نسبت به تقاضا در شرایط حاضر است.

کشور چین با تولید 626 میلیون تن فولاد در سال 2010، ضمن رشد 9.3 درصدی نسبت به سال قبل، معادل 44.3 درصد سهم تولید فولاد دنیا را به خود اختصاص داده، پس از آن کشور ژاپن با 7.8 درصد از سهم تولید فولاد دنیا (109 میلیون تن) در رتبه دوم فولاد قرار دارد.

در سال 2010، کشور ترکیه با تولید 29 میلیون تن فولاد ضمن رشد 14.6 درصد تولید، سهم 2 درصد تولید را داشته و در زمره 10 تولیدکننده فولاد دنیا قرار گرفته است.

از نظر رشد تولید، کشورهای آمریکا و آلمان با رشدهای درصد 38.5 و 34.1 درصد درصدر قرار دارند.


قیمت‌های فولاد در سال 2010
در سال 2010، قیمت فولاد خام در بازار فلزات لندن (LME) روند صعودی یکنواختی داشته و حول محور قیمت 500 دلار بر تن نوسان داشت که نسبت به سال 2009 از رشد 75 دلار یا 16 درصد برخوردار است.

در سال 2011، پیش‌بینی‌ها حاکی از رشد مطلوب تولید فولاد خام در آمریکای‌جنوبی و خاورمیانه است، البته این افزایش، اثر چندانی در رشد تولید کلی دنیا نداشته و اکثر عوامل رشد، تابع اقتصاد چین و شاخص‌های مربوط به آن خواهد بود.
طبق نظرات موسسات پیش‌بینی دنیا، رشد تولید فولاد خام در سال 2011 در مقایسه با سال 2010 حدود 4.4 درصد خواهد بود، لذا تولید فولاد خام در این سال یک میلیارد و 485 میلیون تن خواهد شد که حدود 70 میلیون تن بیش از تولید سال 2010 است.


پیش بینی وضعیت قیمت‌های فروش کشور در سال 1390
با توجه به قانون هدفمندسازی یارانه‌ها و سیاست تثبیت قیمت‌های فروش محصولات فولادی، برنامه دولت کماکان حمایت از تثبیت قیمت‌ها خواهد بود.

ایمیدرو بعنوان بازوی اجرایی دولت، خود را موظف به اجرای این سیاست‌ها در بخش فولاد کشور می‌داند، لذا عرضه کالا به میزان کافی در بورس فلزات با هدف حفظ تعادل بازار و عدم افزایش غیرمدیریت شده قیمت محصولات فولادی را در سال 1390 را در دستور کار دارد.

با توجه به پیش‌بینی نوسانات اندک قیمت فولاد در بازارهای جهانی در سال 2011، می‌توان پیش‌بینی کرد که قیمت‌ها در بازار داخلی نوسانات چندانی نخواهد داشت و در حد قیمت‌های سال جاری منفی یا مثبت 10 درصد باقی می‌ماند.
لازم به ذکر است که در سال 1390، مطابق برنامه‌ریزی انجام شده، تامین عمده سنگ آهن و زغال‌سنگ مورد نیاز صنعت فولاد کشور از طریق معادن داخلی صورت گرفته و لذا قیمت مواد اولیه بین‌المللی روی قیمت تمام شده محصولات فولادی حداقل اثر را خواهد داشت.


آثار عمومی قانون هدفمندسازی یارانه‌ها
قانون هدفمندسازی یارانه‌ها در سال 1389 عملیاتی شده و امید است فازهای بعدی آن در برنامه پنجم توسعه اجرایی شود. یکی از اهداف این قانون، ایجاد حساسیت در میزان مصارف انرژی صنعت و افزایش بهره‌وری این بخش است که با تعریف و اجرای طرح‌های نوسازی، بهینه‌سازی و تکمیلی شرکت‌ها محقق خواهد شد.

از 57 میلیون تن آهن اسفنجی تولیدی دنیا در سال 2010، بیش از 9 میلیون تن و یا 16 درصد آن در ایران تولید شده (رتبه دوم دنیا) که با اجرای طرح‌های توسعه این رقم به 30 میلیون تن در سال خواهد رسید، لذا بزودی کشور ایران بزرگ‌ترین تولیدکننده آهن اسفنجی دنیا خواهد بود و سیاست دولت در افزایش قیمت گاز می‌تواند روی تولید این محصول و فولاد خام کشور اثرگذار باشد. در حال حاضر کشور هند با تولید 20.8 میلیون تن آهن اسفنجی در رتبه اول دنیا قرار دارد.


افزایش ارزش افزوده، نیاز جدی بخش
پدیده جهانی شدن باعث رقابت شدید در تولید و کاهش قیمت‌های فولاد و به تبع آن افت شدید حاشیه سود این صنعت شده و به نظر می‌رسد یکی از راهکارهای رشد پایدار شرکت‌ها در این بخش، حرکت به سمت تولید محصولات با ارزش افزوده بالاتر در زنجیره تولید و مدیریت بازار شرکت‌ها باشد، البته براندسازی و تحقیق و توسعه در امر رشد افزایش ارزش افزوده واحدها حیاتی خواهد بود.

دسترسی به فناوری و توانایی در طراحی خطوط تولید بعنوان یکی از مزیت‌های ویژه با ارزش افزوده بالا در این صنعت بحساب می‌آید، از طرفی بازاریابی و افزایش حضور در بازارهای بین‌المللی و ارایه خدمات ویژه به منظور توسعه بازارهای موجود می‌تواند محورهای توسعه‌ای واحدهای صنعت فولاد کشور برای در جهت افزایش ارزش افزوده و رشد پایدار آنها باشد.

سازمان توسعه معادن نیز در راستای قانون هدفمندسازی یارانه‌ها اقداماتی انجام داده که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ـ اصلاح استراتژی خود در جهت حرکت به سمت ایجاد ارزش افزوده بالا در شرکت‌ها و طرح‌های توسعه‌ای آنها

ـ با این استراتژی جدید مصوب، امکان توسعه و تولید محصولات با ارزش افزوده بالا نظیر فولادهای زنگ نزن، ورق‌های آلومینایز، لوله‌های بی‌درز، فولادهای سبک و غیره در شرکت‌های وابسته فراهم شده است.

ـ تدوین بسته حمایتی فولاد (شامل بسته زغال‌سنگ، بسته فروآلیاژها، بسته حمل و نقل ریلی، بسته ویژه برق، انرژی و آب، حذف هزینه‌های غیرمرتبط تولید و...) به منظور افزایش رقابت‌پذیری بخش
ـ پیگیری در رفع گلوگاه‌های تولید ناشی از قانون هدفمندسازی (حمل و نقل ـ تامین انرژی و قیمت رقابتی آن)
ـ تلاش در جهت افزایش اعتبارات بخش معدن و صنایع معدنی ناشی از این قانون
ـ تدوین نقشه راه تکنولوژی متناسب با شرایط کشور و قانون هدفمندسازی برای شاخه‌های گوناگون صنایع معدنی.


تدوین و تصویب طرح جامع فولاد کشور
سازمان توسعه و نوسازی طرح جامع فولاد کشور را براساس شرایط روز و سیاست‌های دولت بروزرسانی کرده و برنامه‌ریزی لازم را برای اجرایی کردن آن انجام داده است. در راستای این طرح، ظرفیت فولاد کشور به 8 میلیون تن به روش کوره بلند و 47 میلیون تن به روش احیای مستقیم ـ کوره قوس خواهد رسید و سنگ‌آهن مورد نیاز آنها به میزان 14 میلیون تن دانه‌بندی و 69 میلیون تن گندله از محل طرح‌های توسعه معادن نواحی سنگان، گل‌گهر، چادرملو و آهن مرکزی ایران تامین خواهد شد.
تولید کنسانتره زغال‌سنگ مورد نیاز طرح فوق به میزان 8 میلیون تن با توسعه و تجهیز معادن داخل کشور در دستور کار قرار دارد.
زیربنای مورد نیاز زنجیره فولاد شامل 8000 مگاوات برق، 358 میلیون مترمکعب در سال آب و 50 میلیون مترمکعب در روز گاز طبیعی است که باید توسط دولت برنامه‌ریزی و تامین شود. اعتبار مورد نیاز اجرای این طرح‌ها نزدیک به 29 هزار میلیارد تومان است که در برنامه پنجم به کمک بخش خصوصی تامین مالی شده و اجرا خواهد شد.

برخی از طرح‌های در دست اجرای فولاد شامل فولاد هرمزگان و فولاد زرند ایرانیان، اصلاحات فولاد مبارکه و افتتاح فولاد سبا، هشت طرح فولادی: سفیددشت، سبزوار، بافق، بافت، نیریز، قائنات، شادگان و میانه، فولاد کاوه جنوب و فولاد تربت حیدریه، افزایش ظرفیت فولاد خوزستان و ذوب‌آهن اصفهان، فولادسازی ارفع اردکان و افزایش ظرفیت فولاد آلیاژی، فولاد نطنز در اصفهان، فولاد غرب کشور در همدان و افزایش ظرفیت فولاد زاگرس و فولاد خراسان هستند، همچنین طرح‌های مهم فولاد و زنجیره آن که بزودی راه‌اندازی می‌شود، شامل طرح‌های بهینه‌سازی کوره‌های فولاد مبارکه با هدف افزایش ظرفیت به میزان 600 هزار تن، توسعه احیای مستقیم سبا برای احداث یک واحد تولید آهن اسفنجی به ظرفیت 700 هزار تن، فولاد هرمزگان با هدف تولید 1.6 میلیون تن فولاد در سال، احداث واحد آگلومراسیون به ظرفیت 2.4 میلیون تن در سال ذوب‌آهن اصفهان، فولادسازی ارفع اردکان به‌منظور احداث واحد فولادسازی به ظرفیت یک میلیون تن در سال، طرح سنگان با هدف تولید 2.6 میلیون تن کنسانتره در سال، فولاد خزر گیلان، تولید 500 هزار تن فولاد خام، فولاد بناب آذربایجان با تولید 500 هزار تن فولاد خام، فولاد کبکان خراسان‌رضوی با تولید 70 هزار تن فولاد خام و خارج‌سازی بار در گردش (آسیاب پلی‌کام) با هدف تولید 2 میلیون تن کنسانتره مگنتیتی گل گهر خواهد بود.
دستاورد فعالیت‌های اکتشافی سازمان در سال‌های اخیر نشان می‌دهد که ذخیره مواد معدنی آهن کشور یک میلیارد و 800 میلیون تن در سال 83 بود که در پنج سال اخیر رقمی معادل 460 میلیون تن به آن افزوده شده که این افزایش نشان از رشد 25 درصدی ذخایر دارد.
همچنین ذخیره ماده معدنی زغال‌سنگ در سال 83 برابر با 557 میلیون تن بود که در 5 سال اخیر 65 میلیون تن به آن اضافه شد و رشد 6/11 درصدی را تجربه کرد.
ارزش ذخیره کشف شده براساس قیمت داخلی حداقل معادل 5 میلیارد دلار و براساس قیمت‌های بین‌المللی حداقل 13 میلیارد دلار است.
برنامه اکتشاف زغال‌سنگ در برنامه پنجم توسعه، اثبات ذخایر قابل طراحی به میزان 135 میلیون تن با اعتبار 20 میلیارد تومان است.


 
 
روی ( Zinc )
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۸:٥٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢٩
 

 

        روی ( Zinc )

روی عنصر فلزی براق به رنگ سفید مایل به آبی است. در دماهای معمولی به حالت شکننده و کریستالی است اما در دمای بین C°150-110 خاصیت چکش خواری و تورق دارد . این عنصر در سال توسط دانشمند کشف گردید . منابع اصلی آن معدن سولفید ، زینکبلند یا اسفالریت زینکیت (اکسید روی)، کالامین (سیلیکات روی) و اسمیت سونیت (کربنات روی) می باشند . سنگ سولفیدی تا تبدیل شدن به اکسید برشته می شود سپس با زغال تا دمای C°1200 حرارت داده می شود . تبخیر وسپس خارج از محفظه واکنش متراکم شده و در قالب هایی که اسپلتر نامیده می شود قالب گیری می شود.

روی از سالها قبل شناخته شده بود از روی و ترکیبات روس برای ساخت آلیاژ برنج استفاده می شود. آلیاژهای روی که شامل 87 درصد روی هستنداز سالهای خیلی پیش در ترانسیلوانیا شناخته شده هستند. این عنصر از 13 قرن پیش توسط هندی ها از واکنش بین کالامین و یک ترکیب الی تولید شد. این فلز دوباره توسط اروپاییان در سال 1746 کشف و تولید شد .
روش استخراج روی از سوختن و اکسید شدن سنگ معدن روی و واکنش اکسید روی با زغال یا کربن توسط تقطیر فلز حاصل می شود.
روی در طبیعت دارای 5 ایزوتوپ پایدار است. 16 عدد ایزوتوپ ناپایدار نیز برای روی شناخته شده است.
این عنصر خاصیت نیمه رسانای دارد و در هوا با شعله قرمز خیلی داغ می سوزد و براهای سفید سمی از آن ساطع می شود. خاصیت قالب پذیری این عنصر بالا است . نه فلز روی نه زیرکونیم هیچ کدام خاصیت آهنربایی ندارند. اما این ترکیب ZrZn2 در دمای زیر 350 درجه کلوین خاصیت آهنربایی دارد.
این فلز دارای آلیاژهای زیادی می باشد که شامل برنج، نقره نیکلی، برنز تجارتی، لحیم قلع، آلومینیوم لحیم شده است.
روی با کیفیت بالا برای تولید قالب استفاده می شود که از این قالب گیری برای کاربردهای اتومبیل سازی و صنایع الکتریکی و سخت افزاها مورد استفاده قرار می گیرد. یک آلیاژ روی که به نام پرزتال نامیده می شود شامل 78 درصد روی و 22 درصد آلومینیوم است که بیشتر برای صتایع فولاد و پلاستیکهای قالب گیری استفاده می شود. از این آلیاژ همچنین برای قالب گیری سرامیک و سیمان مورد استفاده قرار می گیرد.
روی همچنین برای آبکاری دادن فلزاتی مثل آهن برا ی جلوگیری از خوردگی استفاده می شود. اکسید روی عنصر مفید و دنیای مدرن است. که به طور گسترده ای برا ی صنایع و ساخت رنگها، تولیدات لاستیک، وسایل آرایشی و صنایع داروسازی، پوشش کف، پلاستیک ، چاپ پارچه، صابون سازی، ذخیره باتری ها، منسوجات، تجهیزات الکتریکی و دیگر تولیدات کاربرد دارد. لیتوفون ترکیبی از سولفید روی و سولفات باریم است که برای تولید مواد و رنگدانه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
سولفید روی در ساختان صفحات روشن و تابناک، صفحات اشعه ایکس و تلویزیون و نورهای فلورسانس مورد استفاده قرار می گیرد. از ترکیبات کلر و کرومات روی برای ترکیبات مهم استفاده می شود. روی عنصر حیاتی برای رشد و نمو جانوران و گیاهان است.
روی به تنهایی و به خودی خود سمی نیست اما وقتی که با اکسیژن هوا ترکیب می شود به ماده سمی تبدیل می شود که تنفس را دچار مشکل می کند که در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آرود. غلظت اکسید روی در موقع کار در آزمایشگا ه اگر تهویه لازم نداشته باشد برای از 5 mg/m3 تجاوز نکند.
قیمت روی در ژانویه سال 1990 حدود 0.7 دلار در یک پوند بوده است.


ساختا بلوری عنصر روی
اثرات روی بر روی سلامتی :روی ماده ای بسیار فراوان و طبیعی است. بسیاری از غذاها، مقدار مشخصی روی دارند. آب آشامیدنی هم حاوی مقدار معینی روی است و وقتی در تانکهای فلزی ذخیره می شود، مقدار آن بیشتر می شود. منابع صنعتی یا محل زباله های سمی هم باعث ورود مقداری روی به آب آشامیدنی می شود و ممکن است به سطحی برسد که باعث بیماری می شود.
روی یکی از عناصر کمیاب است که برای سلامتی انسان حیاتی است. وقتی مقدار روی در بدن انسان کم باشد، باعث بی اشتهایی، کاهش حس چشایی و بویایی ، دیر التیام یافتن زخمها و ناراحتیهای پوستی می شود. کمبود روی حتی می تواند باعث نقصهای مادرزادی شود.
اگرچه انسان می تواند مقادیر نسبتا زیاد روی را تحمل کند، اما مقادیر بسیار زیاد روی باعث بیماریهایی مانند دل درد، تحریک پوست، استفراغ، حالت تهوع و کم خونی می شود. بالا بودن بیش از اندازه روی، به لوزالمعده آسیب می رساند و متابولیسم پروتئین ها را مختل کرده و باعث تصلب شراین می شود. قرار گرفتن در معرض کلرید روی برای مدتی طولانی سبب اختلالات تنفسی می شود. در محیط کار، انتشار روی سبب ایجاد عوارض آنفولانزا مانندی می شود که به نام تب فلز شناخته می شود. این وضعیت بعد از دو روز از بین می رود و در اثر حساسیت بیش از اندازه ایجاد می شود.
روی برای جنین و نوزادان خطرناک است. وقتی مادر مقدار روی زیادی مصرف کند، جنین یا نوزاد از طریق خون و یا شیر مادر تحت تاثیر روی قرار می گیرد.

اثرات روی بر روی محیط زیست :روی به طور طبیعی در هوا، آب و خاک وجود دارد اما گاهی اوقات غلظت روی در اثر فعالیتهای بشری، به طور غیرعادی زیاد می شود. قسمت عمده افزایش روی در اثر فعالیتهای صنعتی مانند معدنکاری، احتراق ذغالسنگ و فرآوری فولاد است.
تولی جهانی روی هنوز هم بالاست. تولید جهانی مس هنوز هم بالاست. این بدان معناست که میزان مس موجود در محیط زیست روبه روز کمتر می شود.
آب به علت بالا بودن مقدار روی در فاضلاب کارخانجات صنعتی، آلوده می شود. این فاضلاب، تصفیه نمی شود در نتیجه درساحل رودخانه ها گل و لای آلوده به روی نهشته می شود. مقدار روی در آبهای اسیدی هم بالاست.
وقتی ماهیها در آبهای آلوده به روی زندگی کنند ،مقدار روی در بدن آنها بالا می رود. وقتی روی وارد بدن این ماهیها می شود زنجیره غذایی را مختل می کند.
مقدار روی در خاک بالاست. وقتی خاک مزارع آلوده به روی شود، جانوران مقدار روی زیادی جذب می کنند که به سلامتی آنها آسیب می رساند. روی محلول در آب که در خاکها وجود دارد آبهای زیرزمینی را آلوده می کند.
روی تنها برای حیوانات خطرناک نیست بکه برای گونه های گیاهی هم خطر محسوب می شود. معمولا به علت تجمع روی در خاک، گیاهان روی زیادی جذب می کنند که برای سیستم بدنشان مضر است.
در خاکهای غنی از روی، تعداد محدودی از گیاهان شانس بقاء دارند. به همین علت است که در نزدیکی کارخانه هایی که در زباله شان روی وجود دارد، پوشش گیاهی اندکی وجود دارد. به علت اثرات منفی روی، این عنصر برای مزارع تهدید محسوب می شود. با وجود این ، کودهای روی دار هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرند.
در پایان، روی می تواند فعالیت های خاک را مختل کند زیرا روی فعالیت میکروارگانیسمها و کرمهای خاکی اثرات منفی دارد. به خاطر وجود روی، تجزیه مواد آلی به شدت کند می شود.



عنصر روی در طبیعت
تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه :
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر روی : عدد اتمی: 30
جرم اتمی:65.409
نقطه ذوب : C°419.73
نقطه جوش : C°907
شعاع اتمی : Å 1.53
ظرفیت: 2
رنگ: سفید مایل به آبی
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 12
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 9.394
شکل الکترونی: 2 1s22s2p63s23 p63d 104s
شعاع یونی : Å 0.74
الکترونگاتیوی:1.65
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته: 7.13
گرمای فروپاشی : Kj/mol 7.322
گرمای تبخیر : Kj/mol 115.3
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.00000005964
گرمای ویژه: J/g Ko 0.39
دوره تناوبی:4

شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Zn-62 9.26 ساعت
Zn-63 38.5 دقیقه
Zn-64 پایدار
Zn-65 243.8 روز
Zn-66 پایدار
Zn-67 پایدار
Zn-68 پایدار
Zn-69m 13.76 ثابت
Zn-70 پایدار
Zn-72 46.5 ساعت

اشکال دیگر : هیدرید روی ZnH2
اکسید روی ZnO
کلرید روی ZnCl2


کاربرد : به عنوان روکشی برای فلزات و محافظی برای زنگ زدن مورد استفاده قرار می گیرد . در آلیاژکاری با برنج ، نیکل و برنز به کار می رود . همچنین در جوشکاری ، لوازم آرایشی و رنگ کاری مورد استفاده قرار می گیرد . در ساخت باتری نیز کاربرد دارد .


 
 
تصاویری از اشیای آلومینیومی
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٧:۳٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢٩
 

 

   تصاویری از اشیای آلومینیومی


 کیف از جنس آلومینیوم


 

در این موتور یسکلت ٨٠ %  آلیاژهای آلومینیوم



فول آلومینیوم


 
 
آلومینیوم
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٦:٥٦ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢٩
 

 

        آلومینیوم

دومین عضو از گروه سوم جدول تناوبی، فلزی پرمصرف است که عنصردوم از گروه سوم جدول تناوبیمی‌باشد. آلومینیوم (Al) آلومینیوم فلزی است که در کشور ما تولید می‌شود و در میان عنصرهای فلزی هم گروه خود بیشترین اهمیت را دارد. آلومینیوم به حالت آزاد در طبیعت یافت و سیلیسیم ، فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین است اکسیژن نمی‌شود، اما ترکیبهای آن فراوان است.


استخراج آلومینیوم
آلومینیوم در صنعت بوسیله‌ الکترولیز اکسید آلومینیوم مذاب تهیه می‌شود. اکسید آلومینیوم از بوکسیت که ‌اکسید آلومینیوم آبپوشیده و ناخالص است، بدست می‌آید. ناخالصیهای بوکسیت بطور عمده ، هماتیت و سیلیس است. برای جداسازی آلومینیوم با توجه به خصلت بازی اکسید آهن(III) ، خصلت اسیدی اکسید سیلسیم (سیلیس) و خصلت آمفوتری اکسید آلومینیوم ، از سود سوزآوراستفاده می‌کنند.

اکسید آلومینیوم و سیلیس در محلول غلیظ سود حل می‌شوند. اکسید آهن (III) را بوسیله صافی جدا می‌کنند، سپس دی‌اکسید کربنرا از محلول عبور می‌دهند. دی‌اکسید کربن با آب ، اسید ضعیف اسید کربنیک را تشکیل می‌دهد. بدین ترتیب ، اکسید آلومینیوم رسوب می‌کند و یون سیلیکات در محلول باقی می‌ماند. اکسید آلومینیوم را در کریولیت مذاب(Na3AlF6) که دمای ذوب آن از اکسید آلومینیوم کمتر است، حل می‌کنند. دمای الکترولیت مذاب حدود 850 درجه سانتی‌گراد است.

یون Al+3 در کاتدسلول الکترولیز که ‌از جنس گرافیتاست، کاهش یافته ، بصورت آلومینیوم مذاب در ته سلول جمع می‌شود. در آند نیز اکسیژن آزاد می‌شود. آند نیز از جنس گرافیت است. اکسیژن در دمای زیاد با کربنترکیب شده ، اکسیدهای کربن تشکیل می‌دهد. از این رو ، آند می‌سوزد و هرچند مدت یک بار آن را تعویض می‌کنند.


موارد استفاده آلومینیوم
آلومینیوم یکی از فلزهای ساختمانی است و آن را با فلزهای مختلف به صورت آلیاژ در می‌آورند و در صنایع هواپیما سازی ، موتور اتومبیل و ساخت در و پنجره بکار می‌برند. همچنین ، آلومینیوم برای ساخت قوطی‌های نوشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین آلومینیوم برای تولید فویلهای آلومینیومی ‌مورد استفاده قرار می‌گیرد.
 هزینه تولید آلومینیوم و مشکلات زیست محیطی
·     منابع آلومینیوم در طبیعت از منابع تجدیدناپذیر به شمار می‌آیند. به ‌این معنا که طبیعت راهی برای تولید مجدد این منبع ندارد. از طرف دیگر ، تولید آلومینیوم به مصرف الکتریکی بسیار زیادی نیاز دارد. با توجه به ‌اینکه آلومینیوم مصرفی ، سرانجام بصورت زباله به طبیعت راه پیدا می‌کند، مساله بازگردانی آلومینیوم از نظر حفظ محیط زیست حائز اهمیت و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه ‌است. مثلا هزینه لازم برای جمع‌آوری قوطی‌های نوشابه ، انرژی الکتریکی مصرفی برای ذوب این قوطی‌ها و ساخت مجدد آنها حدود 5 درصد هزینه ‌استخراج آلومینیوم از بوکسیت است. انجام این کار
·         به حفظ طولانی‌تر منابع بوکسیت
·         به حفظ منابع سوختهای فسیلی که باید برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز کارخانه‌های تولید آلومینیوم بکار رود
·         به کاهش مواد آلاینده‌ای که در نتیجه ‌احتراق سوختهای فسیلی در فضا پراکنده می‌شوند
و در نهایت به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.
 
بازگردانی آلومینیوم امروزه در بسیاری از کشورهای صنعتی که مصرف آلومینیوم در آنها بخصوص به‌صورت قوطی‌های نوشابه زیاد است، انجام می‌گیرد.

 
در طی جنگ جهانی اول و دوم، آلومینیوم به مقدار قابل توجهی تولید و به عنوان ماده سبک و مناسب در ساخت هواپیماهی جنگی به کار گرفته شد.
صنایع آلومینیوم سازی در این زمان پیشرفت چشمگیری یافتند. بعد از جنگ جهانی کشورهایی همچون کانادا و آمریکا که اکنون صاحب صنایع عظیمی در زمینه آلومینیوم هستند و گستره عظیمی از این صنعت را در اختیار دارند متوجه اهمیت کاربرد آلومینیوم در سایر صنایع و از جمله در ساختمان سازی شدند.
آلومینیوم به دلیل خواص ویژه ای که دارد توانسته است طی 50 سال اخیر پیشرفت چشمگیری را در صنایع ساختمانی پیدا کند. چنانچه میزان مصرف آن از سال 1960 تا سال 1998 روند صعودی داشته است.
امروزه حدود 35 در صد از آلومینیوم تولیدی دنیا در صنایع ساختمانی مصرف می شود. آلومینیوم به اشکال مختلف در ساختمان به کار می رود. آلومینیوم اکسترود شده، نورد شده و ریختگی برای ساخت قالب های در و پنجره، سقف، کف کاذب، نما، یراق آلات، پرده دیواری، سیستمهای حرارتی و تهویه ای، پرده و حفاظ ، سایبان و پارتیشن ها و پانل ها، ساختمان های پیش ساخته ، خانه های سبز و داربست ها استفاده می شود. مهمترین دلیلی که باعث شده تا آلومینیوم با این وسعت و به این اندازه در صنایع ساختمانی به کار رود عبارتند از مواردی که در ذیل اشاره می شود :
سبکی و وزن کم تجهیزات آلومینیومی فاکتور بسیار مهمی در کاربردهای مهندسی ساختمان محسوب می شود ، آلومینیوم فلزی است با وزنی حدود یک سوم وزن فولاد،  ین سبک وزنی و همچنین قابلیت شکل پذیری بالا ، آلومینیوم را فلزی مناسب جهت ساخت در و پنجره تبدیل نموده است. موارد آلومینیومی مصرفی در ساختمان طول عمر بالایی داشته و به تعمیر و نگهداری نیازی ندارند. لیکن آلومینیوم موجب می شود خطرات احتمالی ناشی از زلزله به حداقل برسد. همچنین بار استاتیکی وارد بر ساختمان کم گردد و در نتیجه مصالح مورد نیاز نیز کاهش یابد و فشار کمتری به پی ساختمان وارد شود و فونداسیون ساختمان را بتوان با مواد کمتری طراحی کرد.
نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم از خواصی است که در صنعت ساختمان سازی اهمیت ویژه ای را به آلومینیوم می دهد. آلومینیوم دارای چگالی حدود 2/7 گرم بر سانتی متر مکعب است، یعنی حدود یک سوم چگالی فولاد ، استحکام آلیاژهای آلومینیوم را نیز می توان با انتخاب آلیاژ مناسب و گاه با اعمال عملیات حرارتی خاص به حد استحکام فولاد رساند ، در نتیجه می توان آلومینیوم با استحکام و سختی بالا به دست آورد و در ساخت حمایل ها و فرم های پنجره ها و درها استفاده کرد. سختی و استحکام مواد آلومینیومی باعث می شود که یک نوار باریک برای قاب آلومینیومی بتواند در مقابل بارها و تنش های اعمالی پایدار بماند و این مورد در ساختمان های بلند از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، زیرا پایداری و ثبات استاتیکی از خواص ضروری برای پنجره ها، سردرها و سایبانها محسوب می شوند. سردرهای آلومینیومی به عنوان پوششی در مقابل نور و حرارت به کار می روند و کاربرد آنها در ساختمان های غیر مسکونی بیشتر می باشد. این پوشش ها باعث افزایش عمر ساختمان می شوند، خواص عایق بندی مناسب را فراهم می کنند و بازده بهره برداری از انرژی را تقویت می کنند.
نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم ، باعث شده که این فلز به عنوان ماده مناسب برای کاربرد در نماسازی مطرح باشد. علاوه بر آن موجب کاهش هزینه های حمل و انتقال تجهیزات می شود. وزن کم محصولات آلومینیومی جابه جایی آن را از مکانی به مکان دیگر تسهیل می نماید. پانل های رول شده با وزن مخصوص کم، قابل جابجایی با دست می باشند و نیاز به تجهیزات عظیم و سنگین ندارند. سازه های سبک و پارتیشن های آلومینیومی به راحتی قابل اتصال و جابجایی می باشند و نصب آنها با سرعت و سهولت امکان پذیر است.
یکی دیگر از خواص آلومینیوم در صنایع ساختمانی قرار گرفتن آلومینیوم در زمره مواد غیر مشتعل می باشد زیرا که آلومینیوم نمی سوزد و قابل اشتعال نیست و در آتش سوزی در زمره مواد غیر مشتعل شونده دسته بندی می شود.
آلومینیوم در 650 درجه سانتی گراد ذوب می شود که تا رسیدن به این دما به زمان نسبتاً زیادی نیاز است. در یک آتش سوزی بزرگ این خاصیت یک مزیت مهم به شمار می رود زیرا که انرژی آتش صرف ذوب و گرم کردن آلومینیوم می شود. سقفهای صنعتی و دیوارهای خارجی ساخته شده از پانل های نازک آلومینیوم طوری طراحی می شوند که در یک آتش سوزی بزرگ ذوب شوند.
در نتیجه ساختمان باز شده، گرما و دود آزاد شده و اجازه خروج پیدا می کند و در نتیجه دمای اعمال شده به ساختار کم می شود و خاموش کردن آتش آسانتر انجام می گیرد. در نتیجه سازه اصلی ساختمان سالم باقی می ماند. خطرات ریزش نیز کمتر می شود و در ضمن نیاز به بازسازی کامل سازه ها بعد از آتش سوزی نیز از بین می رود. علاوه بر مسائل فوق نکته مهم این است که آلومینیوم در حین گرم شدن و حتی ذوب شدن هیچ نوع گاز و دود خطرناک و سمی تولید نمی کند ، در نتیجه در مقایسه با در و پنجره های چوبی و یا PVCبدلیل عدم تولید گاز یا دود خطرناک از کیفیت بالاتری برخوردار است.
آلومینیوم سخت، محکم و پایدار است و یکی از مزایای پنجره های آلومینیومی بر پنجره هایی از جنس چوبی و یا وینیلی(PVC) سختی آنها است. آلومینیوم تقریباً 2/23 برابر سخت تر از وینیل و 2/7 برابر سخت تر از چوب است.
لذا در و پنجره و سازه های آلومینیومی در برابر کج شدن و اعوجاج ناشی از تحرک ساختمان مشکلی از خود نشان نمی دهند و در برابر بارهای اعمالی تغییر شکل نداده و دفورمه نمی شوند.
بر خلاف سایر موارد مصالح ساختمانی، آلومینیوم از عمری طولانی و نامحدود برخوردار است و دوام و پایداری آن از سایر مواردی که در اطرافمان هر روز می بینیم بیشتر می باشد. در این مورد مثالهای شناخته شده زیادی وجود دارد که نشان از عمر طولانی این فلز دارند.
آلومینیوم نصب شده در گنبد کلیسای  San RomesGieacchinoدر یک قرن پیش ، اجزاء ساختمانی نصب شده در ساختمان امپراطوری نیویورک در سال 1953 ( اولین ساختمانی که از آلومینیوم آندایز شده در آن استفاده شد ) و یا مجسمه واقع در سیرک لندن که قدمت آن به صد سال پیش بر می گردد ، نمونه های جالب و تاریخی در این زمینه می باشند.
آلومینیوم رطوبت را جذب نمی کند ، متورم نمی شود ، ترک نمی خورد ، شکافته و پاره نمی شود ، منقبض نمی شود و قابل فاسد شدن نیست. آلومینیوم در مقابل اشعه ماوراء بنفش به هیچ گونه پوششی نیاز ندارد.
محصولات مصرفی آلومینیوم در ساختمان به صورت آلیاژهای آلومینیوم می باشند که به صورت ریختگی یا فولادی بوده و حاوی عناصری مثل منگنز ، منیزیم و سیلیسیم می باشند. وجود این عناصر به صورت آلیاژی باعث یجاد خواص پایداری و دوام و مقاومت در برابر اتمسفر و هوا و استحکام بالا تاحد فولاد می شود.
یکی دیگر از خواص فوق العاده آلومبنبوم مقاومت به خوردگی آن است. اکسید طبیعی که همواره در سطح آلومینیوم وجود دارد مانع و سد بزرگی در برابر انواع مواد خورنده محسوب می شود. لایه اکسید تشکیل شده ، نازک ، مستحکم و غیر متخلخل است و نقش پوشش را بازی می کند. لذا در ساخت اجزایی از ساختمان که تنها یک بار قابل چک کردن هستند و بعد از آن امکان بازدید آنها وجود ندارد، مناسب می باشد. آلومینیوم در برابر رطوبت و اتمسفر هوا مقاوم است و خورده نمی شود، لذا بهترین ماده برای ساخت در و پنجره و سایر تجهیزات ساختمانی در مناطق مرطوب و شرجی و نواحی ساحلی می باشد. علاوه بر آن مواد آلوده کننده ای مثل آمونیومNH4، منوکسید کربن و دی اکسید کربن تاثیر بسیار کمی بر آلومینیوم دارند. همچنین تاثیر کمی که کلرید سدیم بر آلومینیوم دارد باعث استفاده این فلز در سازه های دریایی و مناطق ساحلی گشته است. فویل های آلومینیومی معمولاً بری محافظت از سایر مواد ساختمانی به کار می روند.
مثلاً فویل به پانل های ساختمانی " لامینه " چسبانده می شود و همچون یک پوشش از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری می کند.
آلومینیوم فلزی است که آندایز می شود، یعنی آلومینیوم به عنوان آند قرار گرفته با اعمال جریان الکتریکی ، یک لایه اکسید بر سطح آن ایجاد می کنند که ضخامت این لایه بیشتر از لایه اکسید طبیعی است و در ضمن به آلومینیوم قابلیت رنگ پذیری می دهد.
طی پروسه آندایزینگ می توان آلومینیوم را به رنگهای زیبایی در آورد و به آن زیبایی و استحکام بخشید ، در نتیجه طرحی زیبا و جذاب تولید می شود که سطح آن به آسانی با آب گرم قابل شتشو است و نیاز به هیچ تمیزکاری و نگهداری ندارد و به طور طبیعی مقاوم به خوردگی است.


 
 
توجه
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٦:۱٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢٩
 

   توجه

         دوستان و مهدنسین عزیز

  به زودی در این وبلاگ ویدئویی از قالب گیری و مذاب ریزی توسط دانشجویان متالورژی آموزشکده فنی شهید خدادادی بندر انزلی بصورت لینک برای دانلود گذاشته خواهد شد .

   -  قالب گیری دستی

   -  آماده سازی مذاب در کوره زمینی

   -  شارژ چدن یا آلومینیوم

 

                                                                                        .......  بزودی


 
 
چدن‌ها
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٥:٤٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢۸
 

چدن‌ها

چدن (cast iron) ، آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از ۰٫۱ درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از ۰٫۱ درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی برای 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.

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
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 زیاد دارند 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 ۱۹۴۸ در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه ۱۹۵۰ آغاز و مصرف آن در طی سال های ۱۹۶۰ 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 ۳٫۷% ، سیلیسیم ۲٫۵% ، منگنز۰٫۳% ، گوگرد ۰٫۰۱% ، فسفر ۰٫۰۱% و منیزیم ۰٫۰۴% 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 نسوز
این نوع از چدن ها به گروهی از آلیاژهی آهنی گفته میشود که شرایط کاری آنها در محیط گرم ودر درجات حرارتی تا حدود ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد می باشد در چنین درجات حرارتی چدن ها نبایستی اکسیده شده وتحمل نیرو های مکانیکی را نیز دارا باشند. در هنگامی که حد اکثر درجه حرارت ۶۰۰ درجه سانتی گراد باشد این نوع چدن ها حتی میتوانند تحت شرایط دینامیکی( همان نیروهای سیکلی یا متحرک بر قطعه ) به خوبی کار کنند نیکل کرم و مولیبدن از مهمترین عناصری هستند که دراین نوع چدن هاوجود دارد دارند . علاوه بر مسئله مقاوم بودن این نوع چدن ها در مقابل اکسیداسیون بایستی در اثر حرارت دیدن باد نکرده وترک نخورند. میزان باد کردگی و رشد چدن ها در درجه حرارتی بالای۴۰۰ درجه سانتی گراد زیاد بوده می تواند تا ۱۰ درصد نیز برسد علت رشد وباد کردگی چدن ها به دلیل تجزیه شدن سمنتیت به آهن وگرافیت در اثر حرارت است که توام با رشد وباد کردگی قطعات خواهد بود لذا برای جلوگیری از این مشکل از عناصری نظیر مولیبدن مس و کرم و فسفر استفاده می گردد به طور کلی منظور از افزودن عناصر آلیاژی حفظ استحکام چدن در درجه حرارت کار قطعه – اکسیده نشدن وعدم رشد و باد کردن چدن می باشند مهمترین عنصر آلیاژی و ارزانترین آن کرم می باشد. چدن هایی که دارای ۲۰ درصد کرم هستند می توانند تا درجات حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد کار نموده وچدن هایی که دارای ۳۵ درصد کرم هستند تا درجه حرارت ۱۱۵۰ درجه سانتی گراد اکسیده نمی شوند.

تر کیبات مربوط به این نوع چدن ها
کربن ۲تا۶/۲ – سیلسسیم حدود ۱ – تا ۵/۱ در صد نیکل – کرم ۱۸ تا ۲۳ مس حدود۵/۱ – گوگرد کمتر از ۰۶/۰ – فسفر حدود۱/۰ درصد مقدار کرم در این نوع چدن ها را می توان تا ۳۵ درصد نیز افزایش داد نمونه ای دیگر از ترکیب این نوع چدن ها : کربن ۱تا ۲ – سیلیسیم ۵/۰ تا ۲/۲ – منگنز حد اکثر ۲۵/۰ گوگرد ۰۵/۰ – فسفر حد اکثر ۱/۰ وکرم ۳۰ تا ۳۴ درصد در تولید این نوع چدن ها از فروتیتا نیم یا فروکرم به عنوان جوانه زا استفاده می شود انواع دیگر چدن هابژی مقاوم در مقابل حرارت چدن های پر سیلیسیم می باشد این نوع چدن ها در شرایطی مصرف می گردند که درجه حرارتی کار بالا تر از ۹۰۰ درجه سانتی گراد نباشد .

ترکیبات نمونه ای از این نو ع چدن ها : کربن ۲/۲ تا ۳/۲- سیلیسیم ۵/۴ ت ۵/۵ – منگنز ۱تا ۵/۱ نیکل ۱۸ تا ۲۲ کرم ۸/۱ تا ۵/۴

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:

چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
چدنهای فریتی با ۳۴-۳۰% Cr
چدنهای آستنیتی با ۳۰-۱۵%Cr و ۱۵-۱۰% 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
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 ۵% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (۱۵%) 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 ۱۸-۱۶% ، 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.


چدن خاکستری
Cast iron ، آلیاژهای آهن ، کربن و سیلیکون هستند که در آن ، کربن بیشتری نسبت به مورد موجود در محلول جامد آستنیت د دمای یوتکتیک ، وجود دارد . در چدن خاکستری، کربنیکه آستنیت از حل پذیری فراتر می رود به عنوان گرافیت ورقه ای بارش می یابد. چدن خاکستری معمولاً حاوی ۲٫۵ تا ۴ درصد C ، ۱ تا ۳ درصدSi و مواد اضافی منگنز برحسب میکروساختار مربوطه ( تا ۱٫ ۰ درصد Mn در چدن خاکستری و تا ۱٫۲ درصد در پرلیت ) می باشد. فسفر و سولفور نیز در مقادیر اندکی به عنوان ناخالصی های مازاد، موجود هستند .

کامپوزیت چدن خاکستری را باید به گونه ای انتخاب نمود که سه شرط ساختاری پایه را برطرف کند :

● توزیع و شکل گرافیتی لازمه
● ساختار عاری از کاربید ( بدون مبرد )
● ماتریکس لازمه
برای چدن متدا ول ، ا لمنت و عناصر ا صلی کامپوزیت شیمیایی ، کربن و سیلیکون هستند . مقدار بالای کربن ، مقدار گرافیت یا Fe3C را بالا می برد . کربن بالا و محتوای سیلیکونی ، پتانسیل گرا فیتی کردن آ هن را و قا بلیت ریختگی آ نرا ، بالا می برد . اثر ترکیبی کربن و سیلیکون روی ساختار را معمولاً با تساوی کربن (CE ) در نظر می گیرند :

S % ) × ۰٫۴ + (Mn % ) × ۰٫۰۲۷ – (P % ) × ۳۳٫ ۰ + (Si % ) × ۰٫۳ + C % = CE)

اگرچه ا فزایش کربن و سیلیکون و مقدار آنها ، پتانسیل گرافیتی سازی را بالا می برد و در نتیجه تمایل تبرید را کاهش می دهد، ولی ا ستحکام به شکل معکوس ، تحت تاثیر قرار می گیرد . ا ین حا لت ، بدلیل ارتقاء فریت و سختی پرلیت است . مقدار منگنز به عنوان تابعی از ماتریکس مطلوب ، تفاوت می یابد ، معمولاً می توان آنرا تا ۱٫ ۰ در صد برای چدن فریتی و تا ۱٫۲ درصد برای چدن پرلیتی ، مشاهده کرد چرا که منگنز یک ارتقاء دهنده پرلتی قوی است . ا ثر سولفور باید با اثر منگنز ، بالانس و تعدیل شود. بدون وجود منگنز در چدن سولفید آهن ناخواسته ( FeS ) در مرزدانه ها تشکیل خواهد شد. اگر مقدار میزان سولفور با منگنز تعادل گردید ، آ نگاه سولفید منگنز ( MnS ) تشکیل می شود که اثر مخرب ندارد چرا که درون دانه ها توزیع می شود. نسبت بهینه و مطلوب بین منگنز و سولفور برای یک ساختار فاقد FeS و ماکزیمم مقدار فریت ، عبا رت ا ست ا ز :

۱۵ . ۰ + (S ) × ۷ . ۱ = (%Mn % )

المنت و عناصر اندک دیگری مثل آلومینیم ، آنتیموا ن ، آرسنیک ، بیسموت ، روی، منیزیم ، سریوم و کلسیم می توانند به شکل قابل ملاحظه ای مورفولوژی ( رخت شناسی ) گرافیتی و میکروساختا رهای ماتریکس را تغییر دهند .

بطور کلی ، عناصر و ا لمنت های آ لیاژی را می توان به سه طبقه تقسیم بندی کرد: سیلیکون و آ لومینیوم ، پتانسیل گرا فیتی شدن را برای تغییر و تبدیل یوتکتوئید و یوتکتیک افزایش می دهد و تعداد ذات گرافیت را بالا می برد . آ نها در ماتریکس یک سری محلول حاوی کلوئید می سازند. از آنجا که آنها نسبت فریت / پرلیت را بالا می برند ، استحکام و سختی را کاهش می دهند .

نیکل ، مس ، قلع ، پتانسیل گرا فیتی شدن را طی تغییر و تبدیل یوتکتیک ، ا فزایش می دهد ولی آنرا طی تبدیل یوتکتوئید کاهش می دهد ، بنابرا ین نسبت پرلیت / فریت را بالا می برد . ا ین اثر ثانویه بدلیل بازنشستگی پراکنش کربن است . این ا لمنت ها و عناصر در ماتریکس ، محلول های جامد می سازند آ ز آنجا که آنها مقدار پرلیت را بالا می برند ،استحکام و سختی نیز بالا می رود . کرم ، مولیبدن ، تنگستن و وا نادیوم پتانسیل گرا فیتی سازی در هر مرحله را کاهش می دهند . بنابرا ین مقدار کاربید و پرلیت را ا فزایش می دهند . بطور ا صولی آ نها در کاربید متمرکز می شوند و یک سری کاربید های نوع nc (FeX ) می سازند ولی محلول جامد aFe را هم آ لیاژ می کنند . تا زما نیکه تشکل کاربد روی ندا ده ا ست ، ا ین عناصر و ا لمنت ها ، ا ستحکام و سختی را افزایش می دهند . در بالاتر از یک سطح خاص ، هر کدام ا ز اینها جامد شد ن یک ساختار دارای Fe3C ( ساختار مخطط ) را تعیین می کنند که دارای ا ستحکام کمتر ولی سختی بالاتر می باشد . بطور کلی می توان اینگونه فرض کرد که خواص زیر چدن خاکستری با افزایش استحکام کششی از کلاس ۲۰ به کلاس ۶۰ افزایش می یابد :

● تمام استحکام ها ، شامل استحکام در دمای بالا رفته
● قابلیت ماشینی شدن تا پرداخت کاری ظریف
● مدول کش سانی
● رزیستانس سایش

از سوی دیگر ، خواص دیگر با افزایش استحکام کششی ، کاهش می یابد به شکلی که چدن دارای استحکام کم اغلب از چدن استحکام بالا بهتر عمل می کند . ا لبته زمانیکه این خواص مهم باشند :

● قابلیت ماشینی شدن
● رزیستانس شوک حرارتی
● ظرفیت damping
● قابلیت ریخته گری شدن در قطعات نازک

تولید موفقیت آمیز یک ریخته گری چدن خاکستری به سیال بودن فلز مذاب و نرخ و میزان خنک شوندگی بستگی دارد که تحت تاثیر حداقل ضخامت قطعه و تنوع آن ، قرار می گیرد .

طراحی قالب ریزی و ریخته گری
اغلب برحسب حساسیت قطعه شرح می دهند . این امر ، تلاشی است یرای ارتباط دهی خواص در بخشهای اصلی ریخته گری با ارات ترکیبی کامپوزیت و نرخ میزان خنک شوندگی . تمامی این فاکتورها به یکدیگر مرتبط هستند و می توان آنها را در یک عنوان کلی مطرح نمود یعنی قابلیت ریخته شدن که برای چدن خاکستری می تواند در یک mold ، حفره دارای نسبت مشخص حجم / مکان و خواص مکانیکی مطابق با نوع آهن ریخته شونده ، تولید شود . افت های حاصل ا ز جریان غلط ، بسته شدن سرد و یا گوشه های گرد . اغلب به فقدان سیالیت فلزی نسبت می یابد و ارتباط پیدا می کند که قرار ا ست ریخته شود . شرایط قا لب ، سرعت و میزان ریختن و دیگر متغییرهای جریانی برا برو سیال بودن آهن خاکستری صنعتی ، عمدتاً به مقدار و میزان سوپر حرارت بالاتر از دمای یخ زدن ( مایع ) وا بسته است . با کاهش میزان کل کربن ، دماهای مایع ، افزایش می یابد . و سیال بودن در یک دمای ریختن ، با کاهش مواجه می شود . سیال بودن را معمولاً به شکل طول جریان در یک قا لب تست سیا ل نوع کروی ، اندازه گیری می کنند .

اهمیت رابطه بین سیا ل بودن ، مقدار کربن و دمای ریختن زمانی واضح می شود که مشخص گردد درجه بندی در ا ستحکام طبقه ASTM چدن خاکستری تا حد زیادی به تفاوت و ا ختلاف کربن ( ۳٫۶۰ ~ تا ۳٫۸۰ در صد برای کلا س ۲۰ ؛ ۲٫۷۰ ~ تا ۲٫۹۵ درصد برای کلاس ۶۰ ) وابسته ا ست . بنابراین سیا ل بودن این چدن ها به معیار حد ماکزیمم دمای ریختن ، ارتباط می یابد . میکروساختار معمولی چدن خاکستری ، ماتریکسی از پرلیت با گرافیت فلسی پراکنش یافته کلی می باشد. شیوه کارخانه می تواند به گونه ای تنوع داشته باشد که هسته ای شدن و رشد گرافیت فلسی در ا لگویی انجام گردد که به تسریع و خواص مورد نظر، بیانجامد. مقدار، اندازه و توزیع گرافیت ها نیز حائز اهمت هستند . خنک شوندگی که خیلی هم سریع است می تواند آهن به اصطلاح مبرد شده بسازد که در آن کربن مازادی به شکل کاربیدهای بزررگ ، مشاهده می شود . خنک شوندگی در سرعت و میزان پایین تر می تواند چدن خالدار ایجاد کند که در آن ، کربن به شکل سیمانی اولیه ( کاریبد آهن ) و گرافیت ، ظاهر می شود .

گرافیت ورقه ای یکی از هفت نوع ( شکل یا فرم ) گرافیت شک گرفته در ۲۴۷ A ASTM است . گرافیت ورقه ای به پنج گروه تقسیم بندی می شود ( ا لگوها ) که آنها را با حروف ، نشان می دهند : از A تا E . اندازه گرافیت با مقایسه یک چارت اندازه ASTM مشخص می شود که ظاهرهای عادی فلس های هشت اندازه مختلف را در بزرگنمایی α ۱۰۰ نشان می دهد .

گرافیت ورقه ای نوع A ( جهت گیری پراکنده ) برای اکثر مصارف و کاربردها مناسب است . در اندازه های حدوسط فلس ، نوع گرافیت فلسی A ، به دیگر انواع در کاربردهای دارای سایش خاص مثل سیلندرهای موتورهای احتراق درونی ، عا لی تر و برتر هستند . گرا فیت ورقه ا ی نوع A ( ا لگوی روزت ) ، خاص خنک شوندگی سریع است . مثل حالت متداول قطعات نازک ( حدود mm 10 ) و در امتداد قعات قطور تر و بعضی مواقع از تلقیح ضعیف ، حاصل می شوند .

فلس ها ی بزرگ نوع C در چدن و آهن های هایپر یوتکتیک فرم می یابند . این فلس های بزرگ ، رزیستانس و مقاومت به شوک حرارتی را با افزایش هدایت گرنایی و کاهش مدول الاستیک تسهیل و تسریع می کنند . از سو یدگر ، فلس های بزرگ به پرداخت های سطحی خوب در قطعات مکانیکی یا استحکام بالا ، یا رزیستانس تماسی خوب ، جوابگویی و هدایت ( رسانایی ) ندارند .

فلس های کوچک و با شکل درونی دندریتی دارای جهت گیری در نوع D ، یک پرداخت ماشینی شده ظریفی را با تقلیل حفره دار شدن سطح فراهم می سازد ولی به دست آوردن یک ماتریکس پرلیت با ین نوع گرافیت ، مشکل می باشد . نوع D ممکن است نزدیک سطوح خنک شده یا در قطعات نازک شکل گرفته باشد . به شکل متناوب ، این گرافیت ها با یک ماتریکس فریت ، احاطه شده اند و در قالب ریزی و ریخته گری ، m نقطه نرم را ایجاد می کنند .

نوع E به شکل درون دندریتی است که به جای جهت گیری پراکنده دارای جهت گیری ترجیحی است . نوع E ، علیرغم نوع D می تواند با ماتریکس پرلیت همراه باشد و بنابراین ، یک ریختگری را اجاد می کند که خواص سایشی آن به خوبی مورد یک ریختگری حاوی نوع گرافیت A در یک ماتریکس پرلو.یت می باشد . در واقع کاربردها و مصارف متعددی وجود دارد که در ان نوع فلس تا زمانیکه به شرایط خواص مکانیکی رسیده باشیم از اهمیت بالایی برخور دار نیستند .

چدن خاکستری یکی از قدیمی ترین فر آورده های ریخته گری فروز است . علیرغم رقابت با مواد جدید تر و ارتقاء انرژی آنها ، چدن خاکستری را هنوز برای آن کاربردها مارفی بکار می برند که خواص آن ، ثابت نموده است برای این کاربرد بسیار مناسب است . چدن خاکستری پس از فولاد نوری پر مصرف ترین ماده فلزی جهت امور مهندسی است . در سال ۱۹۶۷ تولید چدن خاکستری بیش از ۱۴ میلیون تن و یا دو و نیم برابر حجم و مقدار دیگر انواع قالب ریزی و ریخته گری ها ترکیبی بود . دلایل متعددی برای معروفیت و کاربرد وسیع آن وجود دارد .

چدن خاکستری دارای خواص متعدد و مطلوبی است که مواد دیگر ، آنها را ندارند و هنوز در مان ارزان ترین مواد موجود و در دسترس مهندسین می باشد . ریختگری چدن خاکستری در کاخانه هایی صورت می گیرد که سرمایه گذاریهای خوبی انجام داده اند . هدف از این متن ، برانگیختن توجه سما به سوی خواص و شاخصه های چدن خاکستری ات که این ماده را بسیار مفید کرده است . چدن خاکستری یک از آسانترین قالب ریزیهای تمام فلزات را در کارخانه دارد و دارای پایین ترین دمای رختن فروس و فلزات است که ان امر در سیال بودن بالای آن و قابلیت ریختگری به شکل های متنوع مشهود است . بدلیل حالت خاصی طی مراحل آخر جامد شدن دارای پارگی جامد اندک و یا در بعضی موارد ، فاقد پارگی مایع یه جامد است به گونه ای که بنظر می رسد قالب ریزی ، سریعاً به دست می آید . برای اکثر مصارف و کاربردها ، چدن خاکستری را در شرایط قطعه خام آن بکار می برند که این کار ، تولید را ساده می سازد . چدن خاکستری دارای کیفیت ماشینی شدن عالی است و این حالت سطحی با خواص سایشی عالی فراهم می کند . رزیستانس چدن خاکستری به خط انداختن و خراشیدگی با ماتریکس مناسب و ساختار گرافیتی خوب ، از مشهوریت و معروفیت بالایی برخور دار است .

ریختگریهای چدن خاکستری را می توان در هر پروسه کارخانه ای معین انجام داد . جالب تر اینکه علیرغم این واقعیت که چدن خاکستری یک ماده قدیم و با مصرف بالا در ساخت و سازهای مهندسی است ولی متالورژی ماده را تا چند سال اخیر ، درستی و دقت ، مشخص نکرده بودند . خواص مکانیکی چدن خاکستری نه تنها با کامپوزیت آن مشخص است بلکه شدیداً تحت تاثیر شیوه اجراء و کار کارخانه ، خصوص سرعت و میزان خنک شوندگی در ریختگری ، می باشد . تمام کربن در چدن خاکستری ، غیر از مقدار ترکیب شده با آهن برای تشکیل پرلت در ماتریکس به عنوان گرافیت و به شکل فلس هایی با اندازه و شکل متنوع می اشد . وجود همین فلس هایی شکل گرفته در جامد شدن است که خواص و شاخصه های آهن خاکستری را ایجاد می کند . در ضمن وجود این فلس ها خواص مطلوب را به چدن خاکستری می دهد .

متالوژی چدن خاکستری

مک کنزی در مقاله سال ۱۹۴۴ خود از چدن به عنوان ” فولاد به اضافه گرافیت ” اشاره کرد . اگرچه تعریف ساده وی هنوز هم بکار می رود. ولی خواص چدن خاکستری تحت تاثیر مقدار گرافیت موجود ، شکل ، اندازه و توزیع گرافیت پوسته ای می باشد . اگرچه ماتریکس به فولاد شباهت دارد ولی مقدار سیلیکون بالا ، به همراه سرعت خنک شوندگی بر مقدار کربن در ماتریکس اثر می گذارد . چدن خاکستری به دسته ای آلیاژهای سیلیکونی کربن بالا متعلق است که آهن های حبه ای و چکش خوار را نیز در برمی گیرد . به استناء منیزیم و دیگر المنت ها و عناصر دانه ای شونده در آهن حبه ای می توان با واریاسیون هایی در شیوه ذوب و تولید ، هر سه ماده از یک کامپوزیت و ترکیب تولید نمود . علیرغم مصرف بالای چدن خاکستری ، متالوژی آن از سوی کاربران و مصرف کنندگان زیادی دقیقاً شناخته نشده است و حتی بعضاً تولیدکنندگان نیز از آن اطلاع دقیقی ندارند . یکی از اولین و کامل ترین مباحث متالوژی چدن خاکستری را می توان در کتب مربوطه مشاهده کرد . تازه ترین مرور و بررسی متاوژی چدن و تشکیل گرافیت از سوی ویزر و همکارانش ارائه شده است . در اینجا برای جلوگیری از دو گانه شدن اطلاعات فقط حالات ضروری ترمالوژی چدن خاکستری را به بحث می گذاریم .

ترکیبات و کامپوزیت
چدن خاکستری با دامنه وسیعی از ترکیبات ، ساخته و تولید می شود . کارخانجات دارای شراط مشابه ، ممکن است جهت بهره مندی و سود بیشتر و یا صرفه جویی در هزینه مواد خام موجود و ماهیت کلی نوع ریخته گری حاصله در کارخانه خود ، از ترکیبات متنوعی استفاده کنند به همین دلیل ، آخال ترکیبات و مواد شیمیایی در مشخصات محصول خریداری شونده جهت قالب ریزی باید تا حد ممکن بر طرف شود چراکه این امر نکته مهمی در تولید به شمار می آید . دامنه کامپوزیت هایی که ممکن است در ریخته گری چدن خاکستری مشاهده شود می تواند اینگونه باشد : منیزیم ۲٫۷۵ تا ۴٫۰۰ درصد ؛ منگنز ۰٫۲۵ تا ۱٫۵۰ درصد ؛ سولفور ۰٫۰۲ تا ۲۰٫ ۰ درصد ؛ فسفر ۰٫۰۲ تا ۷۵٫ ۰ درصد . یک یا چند مورد از عناصر آلیاژی زیر نیز ممکن است در مقادیر مختلفی وجود داشته باشد . مولیبدن ، مس ، نیکل ، وانادیوم ، تیتانیوم ، قلع ، آنتیمون و کرم . نیتروژن نیزبین ۲۰ تا ppm 92 وجود دارد .


 
 
جوشکاری چدن
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٤:٥۸ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/٢۸
 

 

جوشکاری چدن
چدن یکی از اقسام فلزی است که در صنعت کاربرد دارد و همیشه به شکل ریخته گری شده مورد استفاده قرار میگیرد. از آنجایی که چدن شکننده است نمی توان آنرا نورد کرد یا کشید و یا آهنگری نمود. در واقع چدن آهن آلیاژ داده شده با کربن است.وجود ۵/۲ درصد کربن،۱ تا ۳ درصد سیلیسیوم و مقادیر قابل توجهی گوگرد و فسفر از مشخصه های کلی چدن است.برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی چدن را با عناصری نظیر کرم و مس و مولیبدن و نیکل آلیاژ دار میکنند.این گونه چدن ها را چدن آلیاژی می نامند.
بطور کلی چهار نوع چدن وجود دارد: خاکستری،سفید، چکش خوار (Malleable) و با گرافیت کروی (Nodullar).


جوش پذیری چدن ها :
در مقایسه با فولاد کربنی،چدنها دارای قابلیت کم و محدود جوش پذیری هستند. در میان چهار نوع چدن فوق الذکر، چدن با گرافیت کروی بهترین جوش پذیری را داراست و بعد از آن چدن چکش خوار قرار دارد. جوشکاری چدن خاکستری به مهارت و توجه ویژه نیاز دارد و چدن سفید را به دشواری بسیار زیاد میتوان جوشکاری نمود.
با این ملاحظات دامنه جوشکاری چدنها بسیار محدود میشود و صرفا به تعمیر و اصلاح قطعات ریخته شده و بازسازی قطعات فرسوده و شکسته شده در کار منحصر میگردد.

دلایل جوش پذیری محدود چدنها:
بعلت زیادی کربن در فلز مبنا، سیکل جوشکاری باعث ایجاد کاربیدهایی در منطقه بلافصل فلز جوش و تشکیل فاز مارتنزیت پر کربن در بقیه منطقه حرارت پذیرفته فلز مبنا میگردد. هر دوی این ریز ساختارها شکننده بوده و باعث ایجاد ترک در حین جوشکاری و یا بعد از آن میشود.این مطلب در مورد تمامی انواع چدنها مصداق دارد.
- بعلت ضعف نرمی (Ductility) چدن قابلیت تغییر شکل پلاستیکی را ندارد و از این رو نمی تواند تنشهای حرارتی ایجاد شده جوشکاری را تحمل نماید. هر چه نرمی (Ductility) چدن بهبود یافته باشد احتمال ترک خوردن آن کاهش می یابد. لذا چدن چکش خوار و چدن با گرافیت کروی کمتر از چدن خاکستری ترک خواهند خورد.

الکترودهای جوشکاری چدن ها
در روش جوشکاری با قوس الکتریکی دستی چندین نوع الکترود برای این منظور وجود دارد.این الکترودها دارای مفتولهایی از جنس فولاد نرم یا نیکل خالص یا مونل یا فرو نیکل،یا قلع برنز و یا آلومینیوم برنز با روکشهای خاص خود میباشد.
الکترود با مفتول فولاد نرم دارای روکش از نوع قلیائی کم هیدروژن است.در موقع جوشکاری چدن با این نوع الکترود فلز جوش بعلت جذب کربن از فلز مبنای چدنی سخت میشود و قابلیت ماشین کاری خود را از دست می دهد و ممکن است تحت تنش تمایل به ترکیدن داشته باشد. بمنظور اجتناب از ترک خوردن لازمست که جوشکاری با انرژی حرارتی کمی صورت گیرد تا از رقیق شدن فلز جوش با فلز مبنا کاسته شود.علاوه بر این پیش گرمایش مناسب و سرد کردن بطئی و تدریجی قطعه کار باعث کاهش سختی و تردی فلز جوش میگردد.
در مورد الکترودهای ویژه جوشکاری چدن که با مفتول نیکلی و یا آلیاژهای نیکلی ساخته میشود،فلز جوش حاصل از این نوع از الکترودها قابلیت جذب کربن را تا ورای حد حلالیت دارا میباشند.در حین انجماد،فلز جوش کربن اضافی را بصورت گرافیت پس می زند و بدین طریق افزایش حجمی ایجاد شده باعث کاهش تنشهای باقیمانده در فلز جوش و منطقه حرارت پذیرفته HAZ میگردد.با این مکانیزم علت مزیت جوشکاری چدن با الکترودهایی با مفتول نیکلی بوضوح بیان میشود.
فلز جوش الکترود با مفتول نیکل نرمتر از فلز جوش الکترود با مفتول فرو نیکل است ولی فلز جوش اخیر مستحکم تر است و خاصیت ازدیاد طول بیشتر و تحمل بیشتری نسبت به فسفر اضافی موجود در چدن را داراست و نسبت به گرم ترکیدن مقاوم تر است.
برای ایجاد جوش اتصالی مابین چدن با فولاد نرم یا با فولاد ضد زنگ یا با آلیاژهای نیکلی،الکترود با مفتول فرونیکل را باید توصیه کرد.


 
 
هشدار فولاد سازان به رشد بیشتر قیمت‌ها
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٢:٤۸ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/۸
 


به‌رغم تلاش‌های مسوولان برای تثبیت قیمت آهن، روز به روز بر سطح نرخ بازار افزوده می‌شود. اما کمبود محصول به دلیل کاهش واردات و نبود مواد اولیه باعث شده تا سطح قیمت‌ها نسبت به بازارهای جهانی روز به روز بالاتر رود. البته رشد قیمت‌ها یک روی خوب دارد یک روی بد، چرا که با رشد قیمت‌ها قدرت خرید پایین‌تر می‌آید اما روی مثبت این ماجرا زمانی است که با رشد قیمت‌ها تفاوت قیمت داخل و بازار خارجی باعث ایجاد انگیزه برای تجار شده و در نهایت واردات افزایش می‌یابد‌. بازار در انتظار تصمیم صحیح یکی از کارشناسان بازار در گفت‌و‌گو با دنیای‌اقتصاد در مورد افزایش اخیر سطح قیمت‌های بازار اظهار داشت: مشکلاتی که در رابطه با واردات پیش آمده و عدم عرضه هماهنگ کارخانه‌های دولتی، باعث رشد قیمت‌ها شده است. وی افزود: در صورتی که تصمیم صحیحی در رابطه با این موضوع گرفته نشود سطح قیمت‌ها بیشتر افزایش می‌یابد. در همین رابطه یکی از مدیران شرکت‌های فولادی اظهار داشت: بازار یا صنعت فولاد با توجه به حدود 20 میلیون مصرف داخلی و حدود 11 میلیون تن خالص تولید داخلی (تولید – صادرات) نیازمند نه میلیون تن فولاد در اشکال و انواع مختلف ورق‌، تیرآهن‌، میلگرد و شمش ،صنعتی و ساختمانی است و این نیاز باید با واردات تامین شود. وی افزود: لذا بهتر است این نیاز به صورت شمش فولادی وارد شود تا کشور از کمبود آن منتفع شود. حال توزیع شمش تولید داخل چگونه باشد در کل نیاز به شمش تاثیری ندارد. وی ادامه داد: طی دو سال گذشته تقریبا همواره پایین بودن قیمت فولاد و زیان تولیدکنندگان فولادی موضوع بحث محافل صنعتی بوده و متهم اصلی واردات بی‌رویه فولاد از شمش تا محصول نهایی معرفی شده است. مشکل بازار، عدم امکان خرید خارجی وی تاکید کرد: مشکل فعلی واردات فولاد بویژه شمش فولادی امکان پذیر نبودن استفاده از خطوط ریفاینانس و تغییر شرایط پرداخت از پرداخت اعتباری به پرداخت نقدی است، نه نبود شمش یا عدم امکان خرید خارج. وی ادامه داد: در حال حاضر هر مقدار شمش ‌ترکیه با قیمت 555 تا 565 دلار، شمش اوکراین و روسیه 530 تا550 دلار و میلگرد 585 تا 590 دلار وجود دارد. با توجه به مشخص شدن مشکل، راه‌حل را باید در اجرای راهکارهای موثر بر تامین مالی واردکنندگان شمش به‌ویژه شرکت‌های نوردی متمرکز کرد.مثل جایگزین کردن بانک‌های‌ترکی یا روسی به جای بانک‌های قبلی یا پرداخت وام‌های کوتاه مدت (‌یک ساله) توسط بانک‌های داخلی به منظور تامین سرمایه مورد نیاز برای خرید شمرد


 
 
هشتمین کنگره سرامیک ایران
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٢:٤٢ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/۸
 


هشتمین کنگره سرامیک ایران

13 , 14 اردیبهشت 1390

تهران- دانشگاه علم و صنعت ایران

ثبت نام آغاز شد



 
 
اخبار
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٢:٢۳ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱/۸
 


میزان تولید کنسانتره زغال‌سنگ در 7 ماهه منتهی به پایان مهرماه سال جاری در مجموع به 590 هزار و 775 تن رسید.

به گزارش روابط عمومی سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران(ایمیدرو)، همچنین در مدت یاد شده میزان استخراج زغال‌سنگ برابر با 999 هزار و 336 تن بود.


از کل کنسانتره زغال‌سنگ تولیدی در دوره مورد گزارش، 318 هزار تن مربوط به شرکت زغال‌سنگ کرمان، 180 هزار تن شرکت زغال‌سنگ البرز شرقی، 45 هزار تن شرکت البرز مرکزی و 48 هزار تن نیز متعلق به سایر شرکت‌ها بود.


همچنین از کل زغال‌سنگ استخراج شده نیز 460 هزار تن مربوط به شرکت زغال‌سنگ کرمان، 354 هزار تن شرکت البرز شرقی، 65 هزار تن البرز مرکزی و 121 هزار تن متعلق به سایر شرکت‌ها بود.


براساس این گزارش، میزان فروش زغال‌سنگ نیز در 7 ماهه امسال برابر با 710 هزار و 892 تن به ارزش یک تریلیون و 126 میلیارد و 89 میلیون ریال بود که در مقایسه با مدت مشابه سال قبل از نظر وزن و ارزش به ترتیب 8 و 5 درصد افزایش داشت.