چدن مالیبل یا چکش خوار (Malleable Cast Iron) نوعی چدن کم آلیاژ است که گرافیت کروی دارد. روی این چدن، عملیات حرارتی آنیل اعمال می شود و قابلیت چکش خواری و آهنگری، مهم ترین مشخصه آن است. هنگام تولید این نوع چدن و طی عملیات ریخته گری، کربن و آهن منجمد می شوند و چدن سفید به وجود می آید. بعد از عبور چدن از فرایند حرارتی، کربن به شکل گرافیت در می آید و به صورت کروی جوانه می زند. ضخامت چدن چکش خوار محدود است، زیرا باید سریع منجمد شود. وجه تمایز چدن مالیبل از سایر چدن ها، مقاومت و شکل پذیری بهتر آن است. این نوع چدن در تولید قطعات و تجهیزات کوچک مهندسی بسیار کاربردی است. در این مقاله درباره نحوه ساخت، انواع و کاربردهای این نوع چدن توضیح خواهیم داد.
چدن مالیبل، چدنی نشکن و در عین حال با قابلیت شکل دهی است که وجود کربن به صورت گرافیت های کروی یا گلوله ای سطح چقرمگی آن را بالا می برد. این نوع چدن به وسیله ایجاد عملیات حرارتی بر روی چدن سفید تولید می شود و دارای استحکام بالاتری نسبت به چدن خاکستری و کمتر از فولاد است. از این نوع چدن معمولا هنگامی استفاده می شود که هم به استحکام نیاز باشد و هم به انعطاف پذیری. قیمت ورق آهن مستقیم و غیر مستقیم بر قیمت چدن مالیبل تاثیر می گذارد، چون نوسانات بازار آهن بر هزینه های مواد اولیه و تولید در صنایع فلزی و ریخته گری تاثیرگذار هستند.
در ساختار چدن مالیبل، کربن، سیلیکون، منگنز، گوگرد و فسفر وجود دارد. ناگفته نماند مقادیر بسیار کمی کروم، مولیبدن، نیکل، مس و بور نیز در ساختار آن دیده می شود. جدول ترکیب شیمیایی چدن چکش خوار به شرح زیر است:
| عنصر | ترکیب بر مبنای درصد |
|---|---|
| کربن | 2.16 تا 2.90 |
| سیلیکون | 0.9 تا 1.90 |
| منگنز | 0.15 تا 1.25 |
| گوگرد | 0.02 تا 0.2 |
| فسفر | 0.02 تا 0.15 |
نحوه ساخت چدن چکش خوار یا مالیبل به زبان ساده:
چدن نشکن، همان چدن داکتیل یا آهن SG است. در پاسخ به این سوال که چدن داکتیل چیست باید گفت، یکی از مقاوم ترین انواع چدن است که ترکیب شیمیایی آن شبیه به چدن خاکستری است، با این تفاوت که مقدار گوگرد و فسفر آن کمتر است. این چدن در صنایع گوناگونی مانند آب و فاضلاب، ساخت لوازم و تجهیزات منزل، قطعات هیدرولیکی و توربین ها استفاده های فراوانی دارد.
به طور خلاصه درباره اینکه تفاوت های چدن خاکستری و لوله داکتیل چیست، باید گفت، داکتیل ها می توانند ضربات بیشتری را تحمل کنند، چکش خواری بهتری دارند، ضریب کشسانی آن ها بالاتر است و در برابر سایش و خوردگی مقاوم تر هستند. قیمت ورق ضد سایش چدن بالاتر از دیگر انواع آن است، زیرا مقاومت بالایی در برابر ضربه و سایش دارند و در محیط های سخت کاربردی هستند.
اکنون قصد داریم به تفاوت چدن داکتیل و مالیبل بپردازیم؛ تفاوت اصلی این دو نوع چدن، ساختار شیمیایی آن هاست. همان طور که پیشتر نیز اشاره کردیم، چدن داکتیل در ساختار خود کربن، سیلیسیم، منگنز و مقادیر ناچیزی از گوگرد، مس و منیزیم دارد. این در حالی است که چدن مالیبل از فرایند آنیل آهسته چدن سفید به دست می آید. عملیات حرارتی حرارتی آنیل است که باعث تغییر شکل دادن کربن، از وضعیت کاربیدی به گرافیت کروی است. قیمت آهن آلات بر قیمت چدن مالیبل و نشکن به عنوان ماده اولیه تولید فلزات تاثیرگذار است.
مالیبل به دلیل چقرمگی، استحکام و شکل پذیری بالا در صنایع مختلف کاربرد دارد. برای ساخت اتصالات لوله و واشر، سیستم های گرمایشی و سرمایشی، اتصالات الکتریکی، تجهیزات کشاورزی، قطعات ماشین آلات، در صنعت چاپ و کاغذ سازی و سخت افزار خط برق و معدن از این نوع چدن استفاده می شود.
کیفیت چدن مالیبل را با انجام آزمایش های مختلف مکانیکی و فیزیکی ارزیابی می کنند. مواردی مانند سختی سنجی، تست کشش، تست ضربه، تست خمش و آزمایش های فیزیکی و شیمیایی کمک می کنند تا کیفیت چدن مالیبل ارزیابی شود.
انواع چدن مالیبل بر اساس ساختار و نحوه تولید به سه دسته تقسیم می شوند:
چدن چکش خوار با زمینه پرلیتی از گرافیت های برفکی در زمینه پرلیتی لایه لایه یا کروی تشکیل شده است و نسبت به چدن های مالیبل فریتی استحکام بیشتری دارد، اما قابلیت انعطاف پذیری آن کمتر است.
همان طور که از نام این نوع چدن پیداست، دارای مرکز و مغزی از جنس چدن سفید و سطحی نرم و چکش خوار است. این نوع چدن از طریق فرایند آنیل شدن در اتمسفر غیر خنثی به دست می آید. از چدن مالیبل با مغز سفید کربن زدایی می شود، در حالی که میزان کربن در مرکز بالاتر است. بنابراین هسته آن همچنان قابلیت شکنندگی دارد و ممکن است برای برخی کاربردها مناسب نباشد.
عملیات حرارتی این نوع چدن در اتمسفر خنثی انجام می شود و پس از اینکه چدن، تحت عملیات حرارتی قرار گرفت، کربن به شکل گرافیت کروی در سطح منتشر می شود. بر این اساس چدن مغز سیاه قابلیت تحمل بار بالایی به نسبت مغز سفید دارد و دارای سطح منعطف با قابلیت ماشینکاری بیشتری است.
با مقایسه چدن مالیبل با دیگر انواع چدن مالیبل می توان ویژگی های خاص این نوع چدن را شناسایی کرد. ویژگی های این نوع چدن عبارتند از:
مالیبل استیل یا فولاد چکش خوار در صنایع کاربردهای گسترده ای دارند و هر کدام مزایای خاص خود را شامل می شوند. از فواید مالیبل استیل باید به قابلیت چکش خواری و شکل پذیری بالای آن اشاره کرد. مالیبل استیل خیلی راحت، تغییر شکل می دهد و به اشکال مختلف قالب گیری می شود. همچنین در برابر ضربه و فشار مقاوم است و برای ساخت قطعاتی که تحت تنش مکانیکی زیاد قرار دارند، گزینه مناسبی است.
به سبب قابلیت جوش پذیری خوب، می توان آن را به راحتی به قطعات دیگر متصل کرد و در برابر خوردگی نیز مقاوم است. یکی از بهترین برندهای مالیبل در کشور، مالیبل سایپا است.
اما اگر بخواهیم فواید فولاد در صنایع را نام ببریم باید به استحکام و دوام بالا، انعطاف پذیری خوب، مقاومت حرارتی مناسب و مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی اشاره کرد. فولاد، دوستدار محیط زیست است و قابلیت بازیافت آن باعث کاهش هزینه های تولید می شود. همچنین تنوع گسترده ای در آلیاژهای آن وجود دارد. به طوری که از فولاد نرم و کم کربن تا فولادهای سخت و آلیاژی را در بر می گیرد که هر کدام برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
عملیات حرارتی مالیبل شامل سه مرحله است:
جمع بندی
چدن مالیبل به سبب خواص و ویژگی های خود مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر ضربه و قابلیت ماشین کاری، کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارد. این چدن به سه نوع سیاه، سفید و چدن پرلیتی تقسیم می شود و جایگزین فولاد در برخی کاربرد هاست.
سوالات متداول
به سبب قابلیت جوش پذیری خوب، می توان چدن مالیبل را به راحتی به قطعات دیگر متصل کرد.
کیفیت چدن مالیبل را با انجام آزمایش های مختلف مکانیکی و فیزیکی ارزیابی می کنند. مواردی مانند سختی سنجی، تست کشش، تست ضربه، تست خمش و آزمایش های فیزیکی و شیمیایی کمک می کنند تا کیفیت چدن مالیبل ارزیابی شود.
چدن مالیبل از فرایند آنیل آهسته چدن سفید به دست می آید. عملیات حرارتی آنیل باعث تغییر شکل دادن کربن از وضعیت کاربیدی به گرافیت کروی است.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.