تاثير افزودن 2/6 درصد آلومينيوم بر ريزساختار و خواص مكانيكي چدن خاكستري هيپويوتكتيك

Addition of 6.2% Aluminum on the Microstructure and Mechanical Properties of Hypoeutectic Gray Iron

چدن خاكستري يكي از مهمترين مواد مهندسي مي‌باشد كه در صنايع كاربردهايي گوناگون دارد. با توجه به نياز به كاهش وزن در سازه‌هاي صنعتي، روز به روز كاربرد اين ماده رو به كاهش مي‌باشد و پيش‌بيني مي‌شود كه با سبك‌تر شدن اين محصول، كاربرد آن افزايش يابد. بدين‌منظور، به چدن خاكستري ذوب شده به وسيله كوره دوار، 2/6 درصد آلومينيوم درون بوته مذاب اضافه شده است. پس از ريخته‌گري مذاب توليدي در قالب ماسه خشك، تعيين تركيب شيميايي و بويژه درصد آلومينيوم، بررسي‌هاي ريزساختاري به وسيله ميكروسكوپ نوري و الكتروني، بررسي‌هاي خواص مكانيكي شامل سختي‌سنجي، آزمون كشش و آزمون فشار و بررسي‌هاي فازي به وسيله تحليل‌گر تفرق اشعه ايكس (XRD) انجام شد. نتايج حاكي از آن است كه افزودن آلومينيوم به چدن خاكستري سبب كاهش مقدار ورقه‌هاي گرافيت مي‌شود و يك فازي‌ ثانويه حاوي مقادير زياد كربن و آلومينيوم در زمينه‌ي حاوي مقادير زياد آهن و سيليسيم ايجاد مي‌كند. ايجاد چنين فازهايي و كاهش درصد گرافيت منجر به افزايش سختي و كاهش استحكام كششي و فشاري مي‌شود.

Gray cast iron is one of the most important engineering materials in various applications in industries. According to the need to decrease the weights of industrial structures, application of cast irons decreases daily and it is expected that the use of this product increase when its lighter. In this work, 6.2% aluminum was added in the crucible to rotary kiln molten iron. After dry sand casting, determination of the chemical composition, evaluation of microstructure by optical and scanning electron microscopes, hardness test, tensile test, compression test and XRD phase analysis was carried out. The results showed that adding aluminum to gray cast iron produced a secondary phase, resulting in a decrease in graphite contents. The examination confirmed that the secondary phase has higher carbon and aluminum contents than matrix and the matrix has higher ferrous and silicon contents than secondary phase. Secondary phase formation and reduction of graphite content increase hardness and decrease tensile and compression strength.