استاندارد چدن

مقدمه:
هدف از مشخصات استاندارد برای ریخته گری چدن داکتیل تهیه بک مجموعه ای از اطلاعات است که هر دو، طراح و ریختگر میتوانند با اطمینان از آن استفاده کنند.که طراح توسط این مجموعه میتواند برای انتخاب مجموعه ای از خصوصیات وی‍‍ژه مورد نظر خود، کارگاهای ریخته گری را به استفاده ازطرح، متقاعد کند. استفاده از استاندارد مشخصات فنی از خرید قطعات ریختگی توسط کارپردازکه طراح نیازی به آنها ندارد، جلوگیری میکند. چون یک ریخته گری استاندارد بیان میکند که چه چیزهائی نیازهای طراح را برطرف میکند.
بدون توجه به مکان و یا اینکه قطعه ریختگی چطور تولید میشود . این مشخصات باید با دقت انتخاب و استفاده شوند به طوری که مقرون به صرفه باشد تا متقاعد کند که آنها به قدر کافی نیازهای طراح را برطرف میکند، بدون اینکه هزینه های غیر ضروری را افزایش دهد و بی جهت سبب محدود کردن انتخابات کارپرداز میشود.از جمله وظایف طراح وریختگر به منظورجلوگیری ازپیچیده شدن فرایند ریخته گری و افزایش هزینه ها، این است که هر دو آنها آگاه باشند از نقش عواملی که خواص را محدود میکند. و همچنین هر دو آنها روی یک مشخصه که یک نسبت بهینه از هزینه های اجراء را فراهم میکند ، موافق باشند. این مربوط به طراح است که یک مجموعه ازمناسبترین خواص مکانیکی ، فیزیکی و شیمیائی یا ابعادی را برای اهداف طراحی خود، تعیین بکند. این خواص یکبار انتخاب میشوند و کارخانه ریختگری باید این همه قطعه تحویل داده شده را تضمین بکند یا خواص را بالا ببرد. مواد خام و روش تولید بوسیله کارخانه ریخته گری بکار میرود بمنظور فراهم کردن تطابق با قطعات ریختگری و معمولاً بوسیله طراح محدود نمیشوند. مگر اینکه خواص جزئی شامل این چنین دستور العملی باشد . و یا طراح و ریختگر به اضافه کردن چنین دستورالعملهائی موافق باشند.چنین دستورالعملهائی باید عاقلانه باشد چون آنها تقریباً به طور ثابت هزینه ها را افزایش میدهند. و فقط محدود میشود به تعدادی از کارخانه های ریخته گری که بحثهای رقابتی را مطرح میکند.

ASTM پنج استاندارد در مورد چدن داکتیل دارد. ASTM A536 بیشترین کاربرد را در زمینه مهندسی پوشش چدن داکتیل دارد . سایر استانداردها با پوشش آستنیتی که مخصوص چدن داکتیل است . ASTM یک جزئیات جدیدی از خواص چدن داکتیل آستمپر شده را تعریف میکند که در سال ۱۹۹۰ بیان شد . استاندارد ASTM J434    معمولاً برای تعیین خواص قطعاتی از جنس چدن داکتیل که در خودرو استفاده میشود ، بکار می رود . به منظور بوجود آمدن یک سیگنال ، سیستم جامعی برای تعیین فلزات وآلیاژها بیان میشود که از اشتراک ASTM و ASA حاصل شده است. که سیستم شمارگذاری متحد نامیده میشود (UNS)  . زمانی این سیستم ناشناخته بود ولی UNS در حال حاضر دارای مقدار قابل قبولی در امریکای شمالی است و به عنوان یک وسیله مناسب در خلاصه کردن انواع مشخصات موجود بکار میرود. UNS هم برای چدن داکتیل بکار برده میشود. crossreferenced به ASTM corresponding  و AMS و SAE  و مشخصات mil در پائین نشان داده شده است.

 

مشخصاتUNS مطابق مشخصات امریکایئ
استاندارد	Numbers/Grades
UNS	F3000	F32800	F32900	F33100	F33101	F33800	F34100
ASTM A395		۶۰-۴۰-۱۸
ASTM A536		۶۰-۴۰-۱۸		۶۵-۴۵-۱۲		۸۰-۵۵-۰۶
ASTM A476							۸۰-۶۰-۰۳
ASTM A716			******
AMS					۵۳۱۵		۵۳۱۶
SAE J434	DQ & T	D4018		D4512		D5506
MIL-I-24137					(A)
UNS	F34800	F36200	F43000	F43001	F43002	F43003	F43004
ASTM A439			D-2	D-2B	D-2C	C-3	C-3A
ASTM A536	۱۰۰-۷۰-۰۳	۱۲۰-۹۰-۰۲
SAE J434	D7003
UNS	F43005	F43006	F43007	F43010	F43020	F43021	F43030
ASTM A439	D-4	D-5	D-5B
ASTM A571				D-2M
AMS							۵۳۹۵
MIL-I-24137					(B)	(C)

 

در این بخش همچنین استانداردهای عمومی چدن داکتیل برای کشورهای صنعتی اصلی و استاندارد بین المللی ISO بیان شده است . به جای این استاندارد،‌استاندارد اروپائی EU ) EuroNorm)  اهمیت بیشتری پیداخواهد کرد به شکلی که به عنوان انجمن اوپائی بیان میشمود .
علاوه بر این استانداردهائی برای چدن داکتیل ،که برخی عمومی و برخی دیگر فقط برای یک تکنیک فنی یا سازمان تجاری است بکار میرود. ممکن است هر ویژگی مشخصات مخصوص به خودش را داشته باشد، و یا ممکن است شباهتهائی بین مشخصات وجود داشته باشد . قبل از استفاده کردن از هر مشخصه طراح باید یک کپی کاملی از موضوعات رایج از specifying body  برای آشنا کردن خود با اینکه هر دو این خصوصیات و حالات مشخص شده تحت چه عواملی سنجیده میشوند . مشخصات استاندارد برای چدن داکتیل معمولاًمبنی بر خواص مکانیکی است به جز چدن داکتیل آستنیتی که بر مبنای ترکیب تعریف میشود .خواص مکانیکی مشخصات سطح را بیان میکند و متغیرهای سیستم متریک SI است که در پایان این قسمت قرار دارد و در مقایسه مشخصات کمک خواهد کرد.

مشخصات چدن داکتیل

 

چدن داکتیل فریتی با تنش حرارتی بالا ASTM A 395
این استاندارد مشخصات فیزیکی ، شیمیائی و سختی را بیان میکند .
خواص شیمیائی قطعات ریخته گری شده باید خواص شیمیائی درج شده در قسمت جلو را داشته باشد( نکته ۳)		خواص فیزیکی خواص کششی چدن داکتیل باید با خواص بدست آمده ازنمونه های  آزمایش مطابقت داشته باشد.
کمترین درصد کربن بیشترین درصد سیلیسیم بیشترین درصد فسفر	۳٫۰۰ ۲٫۵۰ ۰٫۰۸	Tensile strength, min, psi (MPa) Yield strength, min, psi (MPa) Elongation in 2 in. or 50 mm min.	۶۰ ۰۰۰ (۴۱۴) ۴۰ ۰۰۰ (۲۷۶) ۱۸%
		سختی : سختی چدن داکتیل عملیات حرارتی شده باید بوسیله آزمایش بدست آید و سختی قطعات در حدود زیر باشد
		HB, 3000-kgf load	۱۴۳ to 187

 

ASTM A439 ریخته گری چدن داکتیل آستینیتی
ترکیبات مورد نیاز
عنصر	نوع
	D-2A	D-2B	D-2C	D-3A	D-3A	D-4	D-5	D-5B	D-5S
	% ترکیبات
بیشترین کربن نهائی	۳٫۰۰	۳٫۰۰	۲٫۹۰	۲٫۶۰	۲٫۶۰	۲٫۶۰	۲٫۴۰	۲٫۴۰	۲٫۳۰
سیلیسیم	۱٫۵۰-۳٫۰۰	۱٫۵۰-۳٫۰۰	۱٫۰۰-۳٫۰۰	۱٫۰۰-۲٫۸۰	۱٫۰۰-۲٫۸۰	۵٫۰۰-۶٫۰۰	۱٫۰۰-۲٫۸۰	۱٫۰۰-۲٫۸۰	۴٫۹۰-۵٫۵۰
منگنز	۰٫۷۰-۱٫۲۵	۰٫۷۰-۱٫۲۵	۱٫۸۰-۲٫۴۰	۱٫۰۰ maxB	۱٫۰۰ maxB	۱٫۰۰ maxB	۱٫۰۰ maxB	۱٫۰۰ maxB	۱٫۰۰ max
یشترین مقدار فسفر	۰٫۰۸۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸	۰٫۰۸
نیکل	۱۸٫۰۰-۲۲٫۰۰۰	۱۸٫۰۰-۲۲٫۰۰۰	۲۱٫۰۰-۲۴٫۰۰	۲۸٫۰۰-۳۲٫۰۰	۲۸٫۰۰-۳۲٫۰۰	۲۸٫۰۰-۳۲٫۰۰	۳۴٫۰۰-۳۶٫۰۰	۳۴٫۰۰-۳۶٫۰۰	۳۴٫۰۰-۳۷٫۰۰
کرم	۱٫۷۵-۲٫۷۵	۲٫۷۵-۴٫۰۰	۰٫۵۰-maxB	۲٫۵۰-۳٫۵۰	۱٫۰۰-۱٫۵۰	۴٫۵۰-۵٫۵۰	۰٫۱۰ max	۲٫۰۰-۳٫۰۰
افزایش مولیبدن از ۷/۰ درصد به ۱درصد سبب افزایش خواص مکانیکی در حدود ۸۰۰oF (425oC)

خواص مکانیکی مورد نیاز
عنصر	نوع
	D-2	D-2B	D-2C	D-3	D-3A	D-4	D-5	D-5B	D-5S
	مقدار
استحکام کششی, min, ksi (MPa)	۵۸ (۴۰۰)	۵۸ (۴۰۰)	۵۸ (۴۰۰)	۵۵ (۳۷۹)	۵۵ (۳۷۹)	۶۰ (۴۱۴)	۵۵ (۳۷۹)	۵۵ (۳۷۹)	۶۵ (۴۴۹)
استحکام تسلیم(۰٫۲ percent offset), min, ksi (MPa)	۳۰ (۲۰۷)	۳۰ (۲۰۷)	۲۸ (۱۹۳)	۳۰ (۲۰۷)	۳۰ (۲۰۷)	—	۳۰ (۲۰۷)	۳۰ (۲۰۱)	۳۰ (۲۰۷)
مدول کشسانی    j2 in. or 50mm, min, %	۸٫۰	۷٫۰	۲۰٫۰	۶٫۰	۱۰٫۰	—	۲۰٫۰	۶٫۰	۱۰
(۳۰۰ kg)سختی برینل	۱۳۹-۲۰۲	۱۴۸-۲۱۱	۱۲۱-۱۷۱	۱۳۹-۲۰۲	۱۳۱-۱۹۳	۲۰۲-۲۷۳	۱۳۱-۱۸۵	۱۳۹-۱۹۳	۱۳۱-۱۹۳

 

ASTM A 476 ریخته گری چدن داکتیل برای کارخانه تولید ابزار مته
ترکیب شیمیائی مورد نیاز		استحکام مورد نیاز
قطعات ریختگی باید از ترکیبات شیمیائی مورد نظرپیروی کنند		Test Coupon Section Thickness	۱ in.	۳ in.
Total carbon, min, %	۳٫۰	Tensile strength, min, ksi	۸۰	۸۰
Silicon, max, %	۳٫۰	Yield strength, min, ksi	۶۰	۶۰
Sulfur, max, %	۰٫۰۵
کربن معادل قطعه ریختگی بایدشامل ۳٫۸الی۴٫۵ باید باشد

 

ASTM A 536 ریخته گری چدن داکتیل
خواص مورد نیاز
	Grade 60/40/18	Grade 65/45/12	Grade 80/55/06	Grade 100/70/03	Grade 120/90/02
استحکام کششی , min, psi	۶۰ ۰۰۰	۶۵ ۰۰۰	۸۰ ۰۰۰	۱۰۰ ۰۰۰	۱۲۰ ۰۰۰
استحکام کششی, min, MPa	۴۱۴	۴۴۸	۵۵۲	۶۸۹	۸۲۷
تنش تسلیم , min, psi	۴۰ ۰۰۰	۴۵ ۰۰۰	۵۵ ۰۰۰	۷۰ ۰۰۰	۹۰ ۰۰۰
تسلیم , min, MPa	۲۷۶	۳۱۰	۳۷۹	۴۸۳	۶۲۱
مدول کشسانی in 2 in. or 50 mm, min, %	۱۸	۱۲	۶٫۰	۳٫۰	۲٫۰
استحکام مورد نیاز برای کاربرد
	Grade 60/42/10		Grade 70/50/05		Grade 80/60/03
استحکام کششی , min, psi	۶۰ ۰۰۰		۷۰ ۰۰۰		۸۰ ۰۰۰
استحکام کششی , min, MPa	۴۱۵		۴۸۵		۵۵۵
تنش تسلیم, min, psi	۴۲۰۰۰		۵۰ ۰۰۰		۶۰ ۰۰۰
تنش تسلیم, min, MPa	۲۹۰		۳۴۵		۴۱
مدول کشسانی in 2 in. or 50 mm, min, %	۱۰		۵		۳

 

ASTM A 571 قطعات جدن داکتیل آستینیتی برای کاربرد های تحت فشار  مقدار عناصر مناسب برای کاربردها که تحت درجه حرارت پائین قرار میگیرند
طبق این استانداردها قطعات ریختگی باید تحت یک عملیات حرارتی آنیل بین۱۶۰۰_۱۸۰۰درجه فارنهایت برای یک ساعت در اینچ و سپس قطعات در کوره آرام سرد شوند
ترکیب شیمیائی مورد نظر		خواص مکانیکی مورد نیاز
عنصر	% مقدار	دسته ۱		دسته ۲
کربن نهائی	۲٫۲-۲٫۷A	استحکام کششی, min, ksi	۶۵	۶۰
سیلیسیم	۱٫۵-۲٫۵۰	استحکام تسلیم  ۰٫۲ % min,ksi	۳۰	۲۵
منگنز	۳٫۷۵-۴٫۵	مدول کشسانی , min, %	۳۰	۲۵
نیکل	۲۱٫۰-۲۴٫۰	, ۳۰۰۰ kgسختی برینل	۱۲۱٫۱۷۱	۱۱۱٫۱۷۱
کرم	۰٫۲۰ max	متوسط ۳ آزمایشft-lbf	۱۵	۲۰
فسفر	۰٫۰۸ max	min, آزمایش منحصر به فرد	۱۲	۱۵
ممکن است مطلوب باشد in 4/1 برای قطعاتی با قطر زیر . برای تنظیم کردن کربن تا بالای مقدار ماکزیمم خود %۹/۲		چگونگی تحت عملیات گرمائی قرار گرفتن

 

ASTM A 897          چدن داکتیل آستمپر شده  A897 M
	Min. استحکام کششی		Min. تنش تسلیم		مدول کشسانی	انرژی پیچش*		سختی
Grade	MPa	Ksi	MPa	Ksi	Percent	Joules	Ft-lb	BHN**
۱۲۵/۸۰/۱۰		۱۲۵		۸۰	۱۰		۷۵	۲۶۹-۳۲۱
۸۵۰/۵۵۰/۱۰	۸۵۰		۵۵۰		۱۰	۱۰۰		۲۶۹-۳۲۱
۱۵۰/۱۰۰/۷		۱۵۰		۱۰۰	۷		۶۰	۳۰۲-۳۶۳
۱۰۵۰/۷۰۰/۷	۱۰۵۰		۷۰۰		۷	۸۰		۳۰۲-۳۶۳
۱۷۵/۱۲۵/۴		۱۷۵		۱۲۵	۴		۴۵	۳۴۱-۴۴۴
۱۲۰۰/۸۵۰/۴	۱۲۰۰		۸۵۰		۴	۶۰		۳۴۱-۴۴۴
۲۰۰/۱۵۵/۱		۲۰۰		۱۵۵	۱		۲۵	۳۸۸-۴۷۷
۱۴۰۰/۱۱۰۰/۱	۱۴۰۰		۱۰۰		۱	۳۵		۳۸۸-۴۷۷
۲۳۰/۱۸۵/-		۲۳۰		۱۸۵	***		***	۴۴۴-۵۵۵
۱۶۰۰/۱۳۰۰/-	۱۶۰۰		۱۳۰۰		***	***		۴۴۴-۵۵۵
* مقدار شکست بدست آمده در( درجه سانتیگراد ۷۲oF (20 . ونتایج از حد متوسط بیش از چهار نمونه آزمایش بدست آمده است. ** سختی فقط برای نشان دادن اطلاعات است ، و تعیین کننده نتایج نیست. تمام نتایج بدست آمده ممکن است ، بدست آیند از : انجمن تست مواد امریکا ” ۳۴۵ East 47th Street. New York, NY 10017 جامعه مهندسی خودرو ” ۴۸۵ Lexington Ave., New York , NY 10017. جامعه مهندسی مکانیک امریکا” ۱۹۱۶ Race Street, Philadelphia, PA 19103

نام مواد		محدوده سختی برینل HB
علامت	مقدار
EN-GJS-800-8	EN-JS1100	۲۶۰ to 320
EN-GJS-1000-5	EN-JS1110	۳۰۰ to 360
EN-GJS-1200-2	EN-JS1120	۳۴۰ to 440
EN-GJS-1400-1	EN-JS1130	۳۸۰ to 480
نکته ۱) نام مواد بر اساساست EN 15600

 

 

	استحکام کششی Rm min.			Proof stress Rp0.2 min.			مدول کشسانی A min.	سختی
درجه	N/mm2	kgf/m2	ton/in2	N/mm2	kgf/m2	ton/in2	%	HB	§ساختار
SG38	۳۷۵	۳۸٫۰	۲۴٫۲	۲۴۵	۲۵٫۰	۱۶٫۰	۱۷	<180	فریت
SG42	۴۱۰	۴۲٫۰	۲٫۵	۲۷۵	۲۸٫۱	۱۷٫۷	۱۲	<200	فریت
SG50	۴۹۰	۵۰٫۰	۳۱٫۷	۳۴۵	۳۵٫۲	۲۲٫۳	۷	§۱۷۰ – ۲۴۰	فریت+پرلیت
SG60	۵۹۰	۶۰٫۰	۳۸٫۱	۳۹۰	۳۹٫۸	۲۵٫۲	۴	§۲۱۰ – ۲۵۰	پرلیت
SG70	۶۸۵	۷۰٫۰	۴۴٫۴	۴۴۰	۴۴٫۹	۲۸٫۵	۳	§۲۳۰ – ۳۰۰	پرلیت
SG80	۷۸۵	۸۰٫۰	۵۰٫۸	۴۹۰	۵۰٫۰	۳۱٫۷	۲	§۲۶۰ – ۳۳۰	پرلیت یا ساختار حرارتی
§  فقط بمنظور اطلاع.

Grade	حداقل استحکام کششی Rm MPa	حداقل مقیاس تنش Rp0.2 MPa	حداقل کشسانی %	انرژی تحت فشار (energy loss) J	سختی۱
ADI 850	۸۵۰	۵۵۰	۱۱۰	۱۰۰	۲۶۹-۳۲۱
ADI 1050	۱۰۵۰	۷۰۰	۷-	۸۰	۳۰۲-۳۶۳
ADI 1200	۱۲۰۰	۸۵۰	۴	۶۰	۳۴۱-۴۴۴
ADI 1400	۱۴۰۰	۱۱۰۰	۱	۳۵	۳۸۸-۴۷۷
ADI 1600	۱۶۰۰	۱۳۰۰	–	–	۴۴۴-۵۵۵
۱. فقط بمنظور اطلاع

تبدیلات : سیستم متریکSI به سیستم غیر متریک SI

استاندارد، مشخصات یکنواختی را تامین میکند. و به هر دو طراح ( ریخته گر) و کارخانه ریخته گری در تعریف مهمترین خواص قطعه ریخته گری کمک میکند. هرچند اکثر مشخصات شناخته شده اند. از رنج خواص مشخص میشود که تعریف میشود ، استنباط میشود که قطعاتی که خواص آنها در کمترین مقدار یا در هر قسمتی از این محدوده باشند قابل قبول است. اگرکمتریا بیشتر از این از این محدوده قرار بگیرند نتایج قابل قبولی بدست نمی آید. و اغلب یک محدوده مناسبی را مهندس پیشنهاد میکند. طبق ضمانت به SPC  و بهبود مداوم کیفیت بسیاری از کارخانه های ریختگی امکانات خود را برای تولید قطعه ریختگی گسترش داده اند. بطوریکه بصورت آماری بتوان نشان داد. طراح باید از این توانائی بهره مند باشد تا بتواند کیفیت مطمئنی را با مشخصات مناسب براساس نیاز حاصل کند.

منابع:

Annual Book of ASTM Standards, Volume 01.02, Ferrous Castings, 1987.

I. C. H. Hughes, “Ductile Iron,” Metals Handbook, American Society for Metals. Vol. 15, 9th edition, 1988.

American Society of Automotive Engineers Inc., Warrendale, PA, 1989