ریخته گری فولاد
ریخته گری فولاد فرم خاصی از ریخته گری می باشد که فولاد های مختلفی را درگیر می کند. از ریخته گری فولاد زمانی استفاده می شود که چدن نتواند مقاومت کافی یا مقاومت در برابر ضربه را داشته باشد
فولاد ، آلیاژ آهن و کربن که در آن محتوای کربن تا 2 درصد باشد (با محتوای کربن بالاتر ، ماده به عنوان چدن تعریف می شود).تا کنون مواد به طور گسترده ای استفاده می شود برای ساخت و ساز در جهان زیرساخت ها و صنایع، آن است که به همه چیز ساخت از سوزن دوخت مورد استفاده قرار نفت تانکر. علاوه بر این ، ابزار مورد نیاز برای ساخت و ساخت چنین مقالاتی نیز از فولاد ساخته شده است.به عنوان نشانه ای از اهمیت نسبی این ماده ، در سال 2013 تولید فولاد خام جهان حدود 1.6 میلیارد تن بود ، در حالی که تولید مهمترین مهندسی بعدی فلز ، آلومینیوم ، حدود 47 میلیون تن بود.دلایل اصلی محبوبیت فولاد هزینه نسبتاً پایین ساخت ، تشکیل و فرآوری آن ، فراوانی دو ماده اولیه آن ( آهن سنگ و قراضه) ، و دامنه بی نظیر خواص مکانیکی فولاد یک فلز آلیاژی است که اجزای اصلی آن آهن و کربن مابین 0.02 تا 1.7 درصد وزن است. کربن ماده آلیاژی برای آهن است ، اما بسیاری عناصر آلیاژی دیگر نیز در فولاد استفاده می شود.کربن و سایر عناصر به عنوان عامل سخت کننده عمل می کنند و از گسستگی در اتم آهن جلوگیری می شود و به اصطلاح شبکه را بلوری میکند. متفاوت بودن مقدار عناصر آلیاژی و توزیع آنها در فولاد ، کیفیت هایی مانند سختی ، کشش ، انعطاف پذیری و مقاومت کششی فولاد و سایر خواص آن را کنترل می کند. به طور مثال فولاد با افزایش کربن می تواند سخت تر و قوی تر از آهن شود ، اما همچنین شکننده تر میشود. قبل از تولید فولاد با توجه به خواص مورد نیاز آلیاژ فولاد بر طبق استاندارد انتخاب میشود.حداکثر محتوای کربن فولاد تقریباً 0.75٪ است و همچنین حداکثر حلالیت کربن در آهن 1.7 درصد وزن است که در 1130 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد. غلظت های بالاتر کربن یا دمای پایین باعث تولید سیمانیت می شود که مقاومت ماده را کاهش می دهد.
خواص فولاد (استیل)
جز مولفه اصلی فولاد آهن است ، فلزی که در حالت خالص خیلی سخت تر از مس نیست . آهن در حالت جامد مانند تمام فلزات دیگر ، چند کریستالی است – یعنی از بسیاری بلورهای تشکیل شده است که در مرزهای خود به یکدیگر می پیوندند.
سختی: توانایی یک ماده در مقاومت در برابر سایش. محتوای کربن حداکثر سختی قابل دستیابی در فولاد را تعیین می کند.
قدرت-استحکام: مقدار نیروی لازم برای تغییر شکل یک ماده. محتوای بالاتر کربن و سختی منجر به فولاد با مقاومت بالاتر می شود.
شکل پذیری: توانایی تغییر شکل یک فلز تحت تنش کششی. محتوای کربن پایین و سختی کمتر منجر به فولاد با شکل پذیری بالاتر می شود.
چقرمگی: توانایی تحمل فشار روانی. افزایش شکل پذیری معمولاً با چقرمگی بهتر همراه است. سختی را می توان با افزودن فلزات آلیاژی و عملیات حرارتی تنظیم کرد.
مقاومت در برابر سایش: مقاومت یک ماده در برابر اصطکاک و استفاده. فولاد ریخته شده مقاومت مشابهی در برابر سایش فولادهای فرفورژه با ترکیب مشابه از خود نشان می دهد. افزودن عناصر آلیاژی مانند مولیبدن و کروم می تواند مقاومت در برابر سایش را افزایش دهد.
مقاومت در برابر خوردگی: مقاومت ماده در برابر اکسیداسیون و زنگ زدگی. فولاد ریخته شده مقاومت در برابر خوردگی مشابهی با فولاد فرفورژه از خود نشان می دهد. فولادهای آلیاژی بالا با سطح بالایی از کروم و نیکل بسیار مقاوم در برابر اکسیداسیون هستند.
قابلیت ماشین کاری: سهولتی که در آن ریخته گری فولاد می تواند با حذف مواد از طریق ماشینکاری (برش ، سنگ زنی یا حفاری) تغییر شکل دهد. قابلیت ماشین کاری تحت تأثیر سختی ، مقاومت ، رسانایی گرمایی و انبساط حرارتی است.قابلیت جوشکاری: توانایی یک جوشکاری فولاد بدون نقص. قابلیت جوشکاری در درجه اول به ترکیب شیمیایی ریخته گری فولاد و عملیات حرارتی بستگی دارد.
خواص دمای بالا: فولادهایی که در دمای بالاتر از محیط کار می کنند به دلیل اکسیداسیون ، آسیب هیدروژن ، پوسته پوسته شدن سولفیت و بی ثباتی کاربید ، در معرض خواص مکانیکی تخریب شده و از بین رفتن اولیه هستند.
خواص دمای پایین: مقاومت در برابر فولاد ریخته گری در دماهای پایین به شدت کاهش می یابد. درمان های حرارتی آلیاژی و تخصصی می توانند توانایی ریخته گری در مقاومت در برابر بارها و تنش ها را بهبود ببخشند.
ترکیب شیمیایی فولاد ریخته گری شده
ترکیب شیمیایی فولاد ریخته شده تأثیر قابل توجهی در عملکرد دارد و اغلب برای طبقه بندی فولاد یا تعیین مشخصات استاندارد استفاده می شود. فولادهای ریخته گری را می توان به دو دسته گسترده تقسیم کرد: فولاد ریخته گری کربن و فولاد آلیاژی.
ریخته گری فولاد کربنی: مانند فولادهای فرفورژه ، فولادهای ریخته گری کربن را می توان با توجه به محتوای کربن آنها طبقه بندی کرد. فولاد ریخته گری شده با کربن کم (0.2٪ کربن) نسبتاً نرم است و به راحتی قابل درمان با حرارت نیست. فولاد ریخته گری شده با کربن متوسط (0.2-0.5٪ کربن) تا حدی سخت تر و قابل تقویت با عملیات حرارتی است. از فولاد ریخته گری شده با کربن بالا (0.5٪ کربن) در صورت تمایل به حداکثر سختی و مقاومت در برابر سایش استفاده می شود.
ریخته گری فولاد کربنی: مانند فولادهای فرفورژه ، فولادهای ریخته گری کربن را می توان با توجه به محتوای کربن آنها طبقه بندی کرد. فولاد ریخته گری شده با کربن کم (0.2٪ کربن) نسبتاً نرم است و به راحتی قابل درمان با حرارت نیست. فولاد ریخته گری شده با کربن متوسط (0.2-0.5٪ کربن) تا حدی سخت تر و قابل تقویت با عملیات حرارتی است. از فولاد ریخته گری شده با کربن بالا (0.5٪ کربن) در صورت تمایل به حداکثر سختی و مقاومت در برابر سایش استفاده می شود.
ریخته گری فولاد آلیاژی: فولاد ریخته گری آلیاژ به عنوان آلیاژ کم یا زیاد طبقه بندی می شود. فولاد ریخته گری کم آلیاژ (≤ 8% محتوای آلیاژ) رفتاری مشابه فولاد کم کربن معمولی دارد ، اما با سختی پذیری بالاتر. فولاد ریخته گری با آلیاژ بالا (> 8٪ محتوای آلیاژ) برای تولید خاصیت خاصی مانند مقاومت در برابر خوردگی ، مقاومت در برابر حرارت یا مقاومت در برابر سایش طراحی شده است.
فولادهای پرآلیاژ مانند فولاد ضد زنگ (> 10.5٪ کروم) و فولاد هادفیلد منگنز (11-15٪ منگنز) هستند. افزودن کروم ، که در معرض اکسیژن یک لایه فعال از اکسید کروم تشکیل می دهد ، مقاومت عالی در برابر خوردگی به فولاد ضد زنگ می دهد. محتوای منگنز در فولاد هادفیلد مقاومت بالایی در برابر سایش در هنگام کار سخت ایجاد می کند.
ریخته گری فولاد نسوز
ریختهگری فولاد نسوز یکی از مهمترین فرآیندهای تولید فلزات با ویژگیهای استثنایی است که در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، هواپیمابری، نیروگاهی و صنایع نفت و گاز به عنوان یک جزء اساسی از تولید قطعات مورد استفاده قرار میگیرد. در این فرآیند، فولاد با دماهای بالا و در محیطهای حاوی گازهای نسوز یا در محیطهای خنک و بدون هوا ریختهگری میشود.
یکی از کاربردهای مهم ریختهگری فولاد نسوز، در تولید دیسکهای ترمز خودروها است. این دیسکها به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و فشارهای زیاد در زمان ترمیم سرعت خودرو، از اهمیت ویژهای برخوردارند. همچنین، در صنعت هواپیمابری، قطعات موتورهای جت نیز از فولاد نسوز ساخته میشوند تا در دماها و شرایط بسیار دشوار هواپیماها عملکرد خود را به خوبی ادامه دهند.در نیروگاهها، قطعات مقاوم در برابر حرارت با استفاده از ریختهگری فولاد نسوز تولید میشوند. این قطعات تحت دماها و فشارهای بالا کار میکنند و برای تولید برق از اهمیت بسیاری برخوردارند. همچنین، در صنایع نفت و گاز نیز از قطعات تحت فشار و حرارت بالا برای تجهیزات مختلف استفاده میشود که توانایی مقابله با شرایط سخت را دارند.
به طور کلی، ریختهگری فولاد نسوز به عنوان یک فرآیند تولید مهم، در توسعه صنایع مختلف و ارتقاء کیفیت و عمر مفید محصولات نقش موثری داشته است. تحقیقات و نوآوریهای مرتبط با این فرآیند میتوانند به بهبود عملکرد و کاربردهای بیشتر این تکنیک کمک کنند.
ریخته گری فولاد ضد سایش
ریختهگری فولاد ضدسایش یکی از فرآیندهای مهم در تولید قطعات با مقاومت بالا در برابر سایش، فرسایش و خوردگی است که در انواع صنایع از جمله صنعت خودروسازی، معدنی، نفت و گاز، و ساختمانی به کار میرود. در این فرآیند، فولادهای خاص با ترکیبات شیمیایی و ویژگیهای خاص تحت شرایط خاصی ریختهگری میشوند تا قطعات با مقاومت بسیار بالا در مقابل سایش و خوردگی تولید شوند. ویژگیهای مهم فولادهای ضدسایش شامل مقاومت به خوردگی، فرسایش و حتی دماهای بالا میشود. این فولادها معمولاً حاوی عناصری نظیر کروم، نیکل و مولیبدن هستند که به تشکیل لایههایی محافظ بر روی سطح قطعات کمک میکنند و از تاثیرات سایش و خوردگی جلوگیری میکنند. کاربردهای ریختهگری فولاد ضدسایش وسیع و متنوع است. در صنایع خودروسازی، از این فولادها برای تولید قطعات داخلی موتورها، دیسکهای ترمز و قطعات سیستم تعلیق استفاده میشود. در صنعت نفت و گاز، قطعات لولهکشی و تجهیزات پالایشگاهی با مقاومت بالا در برابر آب شور و مواد خورنده از این نوع فولادها ساخته میشوند. همچنین، در صنایع معدنی، دستگاههایی که در محیطهای خورنده و پرسابقه فعالیت میکنند، از قطعات ریختهگری شده از فولادهای ضدسایش بهره میبرند.