انتخاب حق ریخته گری چدن داکتیل درجه به یک مبادله مرکزی کاهش می یابد: شکل پذیری در مقابل استحکام . اگر قطعه شما نیاز به جذب ضربه، خم شدن در زیر بار یا ماشین به راحتی دارد، یک درجه با استحکام کمتر و کشش زیاد مانند 60-40-18 . اگر قطعه شما نیاز به تحمل بارهای استاتیک سنگین و سایش با نگرانی کمتری برای بارگذاری ضربه دارد، یک درجه با استحکام بالاتر مانند 100-70-03 یا 120-90-02 . برای اکثر کاربردهای مهندسی عمومی - نوعی که به طور سنتی از فولاد نرم استفاده می شود - 65-45-12 نقطه شروع پیش فرض است.
انتخاب درجه تحت ASTM A536 توسط یک سیستم نامگذاری سه عددی کنترل می شود: استحکام کششی (ksi)، استحکام تسلیم (ksi) و درصد کشیدگی. درک معنای هر یک از این اعداد برای برنامه خاص شما، کلید اجتناب از مهندسی بیش از حد (پرداخت برای نیرویی که به آن نیاز ندارید) و مهندسی ناچیز (تعیین درجه ای که در سرویس با شکست مواجه می شود) است.
ASTM A536 مشخصات استاندارد آمریکایی برای ریخته گری چدن داکتیل است و هر درجه را با استفاده از یک عدد سه قسمتی تعریف می کند: حداقل استحکام کششی (بر حسب هزار psi)، حداقل استحکام تسلیم (بر حسب هزار psi) و حداقل درصد کشیدگی. به عنوان مثال، درجه 65-45-12 به معنای استحکام کششی 65 ksi (448 مگاپاسکال)، استحکام تسلیم 45 ksi (310 مگاپاسکال) و ازدیاد طول 12٪ است.
چیزی که باعث می شود آهن داکتیل رفتار متفاوتی نسبت به آهن خاکستری معمولی داشته باشد، ریزساختار آن است. ویژگی تعیین کننده آهن شکل پذیر تحت ASTM A536 یک ریزساختار گرافیت کروی است که با افزودن منیزیم یا سریم در طول ذوب به دست می آید. این شکل گرافیت گرد و گرهدار - بهجای گرافیت پوستهدار تیز موجود در آهن خاکستری - تمرکز تنش و شروع ترک را به حداقل میرساند، که همان چیزی است که به آهن شکلپذیر انعطافپذیری و مقاومت ضربهای مشابه آن را میدهد.
ASTM A536 خانواده ای از درجات استاندارد را تعریف می کند که هر کدام استحکام و شکل پذیری را به طور متفاوتی متعادل می کنند.
| درجه | مقاومت کششی (دقیقه) | قدرت تسلیم (دقیقه) | ازدیاد طول (دقیقه) |
|---|---|---|---|
| 60-40-18 | 60000 psi (414 مگاپاسکال) | 40000 psi (276 مگاپاسکال) | 18% |
| 65-45-12 | 65000 psi (448 مگاپاسکال) | 45000 psi (310 مگاپاسکال) | 12% |
| 80-55-06 | 80000 psi (552 مگاپاسکال) | 55000 psi (379 مگاپاسکال) | 6.0٪ |
| 100-70-03 | 100000 psi (689 مگاپاسکال) | 70000 psi (483 مگاپاسکال) | 3.0٪ |
| 120-90-02 | 120000 psi (827 مگاپاسکال) | 90000 psi (621 مگاپاسکال) | 2.0٪ |
همچنین یک گروه ثانویه از درجهها برای کاربردهای ویژه وجود دارد - 60-42-10، 70-50-05، و 80-60-03 - که تعادلهای مقاومت به شکلپذیری کمی متفاوت را برای پروژههایی با الزامات خاصتر از پوشش استاندارد ارائه میدهند.
درجه 60-40-18 دارای حداکثر شکل پذیری، ماشین کاری عالی و چقرمگی در دمای پایین است، به لطف ماتریس کاملاً فریتی که باعث ازدیاد طول و چقرمگی ضربه می شود. این گرید معمولاً برای دستیابی به خواص خود به یک آنیل فریت کننده کامل نیاز دارد. این انتخاب طبیعی برای قطعاتی است که در معرض بارگذاری ضربه، سرویس در دمای پایین، یا جایی که ماشینکاری بر استحکام خام اولویت دارد.
ASTM A536 درجه 65-45-12 اسب کاری از خانواده چدن داکتیل است و آلیاژی که اکثر طراحان هنگام تبدیل یک فولاد نرم به ریخته گری چدن داکتیل انتخاب می کنند، زیرا استحکام کششی و تسلیم آن بسیار نزدیک به فولاد نرم است. این درجه معمولاً می تواند به صورت ریخته گری استفاده شود، بدون عملیات حرارتی اضافی، که به کنترل هزینه تولید کمک می کند.
اگر برنامه ای به شکل پذیری متوسط و مقاومت ضربه ای همراه با استحکام بالاتر نیاز دارد، گرید 80-55-06 کاندیدای قوی است. مانند 65-45-12، معمولاً میتوان آن را به صورت ریختهگری عرضه کرد، و میانهای مفید بین درجههای پایینتر انعطافپذیر و گریدهای سختتر و کممطلوبتر با استحکام بالا ارائه میکند.
نمرات با استحکام بالاتر مانند 100-70-03 به ماتریس عمدتاً پرلیتی متکی هستند تا استحکام و مقاومت در برابر سایش را به قیمت کاهش کشیدگی ایجاد کنند. درجه 120-90-02 دارای استحکام و مقاومت در برابر سایش بسیار بالایی است، اگرچه به اندازه اتوهای کروم سفید تخصصی مقاوم در برابر سایش نیست. این گریدهای سطح بالا عموماً برای رسیدن به خواص مشخص شده به عملیات حرارتی خاموش و تمپر، نرمال شدن و تمپر یا همدما نیاز دارند و برای اجزای با بارهای سنگین که در آن شکلپذیری یک نگرانی ثانویه است، مناسبتر هستند.
الزامات عملیات حرارتی به طور قابل توجهی در خانواده درجه متفاوت است و به طور مستقیم بر زمان تولید و هزینه تولید تأثیر می گذارد.
| درجه | عملیات حرارتی مورد نیاز |
|---|---|
| 60-40-18 | آنیل کامل فریت کننده |
| 65-45-12 | به صورت گچ (بدون نیاز به درمان) |
| 80-55-06 | به صورت گچ (بدون نیاز به درمان) |
| 100-70-03 | درمان کوئنچ و تمپر، نرمال و طبع یا درمان ایزوترمال |
| 120-90-02 | درمان کوئنچ و تمپر، نرمال و طبع یا درمان ایزوترمال |
انتخاب یک درجه به عنوان ریخته گری مانند 65-45-12 یا 80-55-06 نسبت به درجه حرارتی مانند 100-70-03 می تواند به طور معنی داری هزینه و زمان انجام را کاهش دهد - اگر برنامه به شدت به عملکرد درجه استحکام بالاتر نیاز نداشته باشد ارزش آن را دارد.
خواص ضربه چدن داکتیل وابسته به ریزساختار است و گریدهای استاندارد ASTM A536 به طور پیشفرض الزامات ضربه را مشخص نمیکنند - تست ضربه در صورت نیاز برای طراحی مهندسی از استاندارد ISO 1083 جداگانه پیروی میکند. برای کاربردهای با دمای پایین یا ضربه زیاد، ارزش دارد که به طور خاص یک عیار کاملاً فریتی با ازدیاد طول بیشتر درخواست شود، زیرا محتوای پرلیت کمتر در ریزساختار (معمولاً کمتر از 15٪) چیزی است که به ماده اجازه می دهد تا معیارهای تأثیرگذاری را برآورده کند، مانند 12 ژول در -20 درجه سانتی گراد.
اگر برنامه شما شامل آب و هوای سرد، بارگذاری ضربه، یا مقاومت ضربه ای حیاتی است، این الزام را به صراحت با کارخانه ریخته گری خود علامت گذاری کنید نه اینکه فرض کنید یک درجه استاندارد به طور خودکار آن را پوشش می دهد.
قبل از نهایی کردن یک درجه، در وهله اول ارزش این را دارد که آهن داکتیل خانواده مواد مناسبی است. چدن داکتیل تعادل عالی بین استحکام، شکلپذیری، هزینه و قابلیت ریختهگری را ارائه میدهد و آن را به خوبی برای اجزای ساختاری و دینامیکی مناسب میسازد. در مقایسه، چدن خاکستری ارزانتر اما شکنندهتر است و برای کاربردهای دینامیکی یا ضربهای مناسب نیست، در حالی که فولاد کربنی استحکام و جوشپذیری بالاتری دارد، اما ریختهگری آن سختتر و ماشینکاری گرانتر است.
چدن داکتیل همچنین به لطف ریزساختار گرافیتی خود، ویژگیهای ارتعاش و میرایی صوتی عالی را نشان میدهد، که اغلب در کاربردهای دینامیکی بهتر از فولاد عمل میکند - نکته مهمی برای قطعاتی مانند گیربکس، فلایویل و محفظه ماشینآلات که در آن کنترل ارتعاش به اندازه قدرت خام اهمیت دارد.
کاربردهای معمولی برای ماشین آلات دهانه چدن داکتیل ASTM A536، سوپاپ ها، کامیون ها، اجزای راه آهن، و گیربکس ها و فلایویل ها - بازتابی از مقیاس وسیع این خانواده درجه در سراسر صنایع. انتخاب درست درجه از ابتدا به معنای تفاوت بین قطعهای است که در طول عمر کامل خود به طور قابل اعتماد کار میکند و قطعهای که یا در زیر بارگذاری پیش از موعد از کار میافتد یا هزینه تولید آن بیش از نیاز است.
