ঢালাই লোহা ধাতুবিদ্যায় কার্বন সামগ্রী একক সবচেয়ে প্রভাবশালী পরিবর্তনশীল। ঢালাই লোহা ওজন দ্বারা 2.0% থেকে 4.5% কার্বন সামগ্রী দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় — স্টিলের 0.02–2.0% পরিসরের অনেক উপরে। এই পরিসরের মধ্যে, এমনকি কার্বনের একটি 0.3% পরিবর্তনও ঢালাইয়ের মাইক্রোস্ট্রাকচার, যান্ত্রিক শক্তি, কঠোরতা, যন্ত্রযোগ্যতা এবং তাপীয় আচরণকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করতে পারে। কার্বন কীভাবে লোহার সাথে মিথস্ক্রিয়া করে — এবং অন্যান্য সংকর উপাদানগুলির সাথে — তা বোঝা হল কাস্টিং তৈরির ভিত্তি যা পরিষেবাতে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে।
ইস্পাতের বিপরীতে, যেখানে কার্বন কম রাখা হয় নমনীয়তা এবং দৃঢ়তা সর্বাধিক করার জন্য, ঢালাই লোহা ইচ্ছাকৃতভাবে উচ্চতর castability, কম্পন স্যাঁতসেঁতে এবং পরিধান প্রতিরোধের জন্য উচ্চ কার্বন স্তর বজায় রাখে। মূল পার্থক্য নিহিত রয়েছে কার্বন কি রূপ নেয় দৃঢ় ধাতব ম্যাট্রিক্সের মধ্যে।
ঢালাই লোহার কার্বন দুটি প্রাথমিক ফর্মের একটিতে বিদ্যমান: যেমন বিনামূল্যে গ্রাফাইট (মৌলিক কার্বন দৃঢ়ীকরণের সময় ক্ষয়প্রাপ্ত) বা হিসাবে আয়রন কার্বাইড (Fe₃C, সিমেন্টাইটও বলা হয়) . কোন ফর্মটি প্রাধান্য পাবে তা কার্বন সামগ্রী, শীতল করার হার এবং অন্যান্য উপাদানের উপস্থিতি - বিশেষত সিলিকন দ্বারা নির্ধারিত হয়। এই পার্থক্য অঙ্গরাগ নয়; এটি সংজ্ঞায়িত করে যে লোহা ধূসর, সাদা, নমনীয় বা নমনীয় - প্রতিটি গভীরভাবে ভিন্ন যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ।
ঢালাই লোহার বিভিন্ন গ্রেড নির্বিচারে বিভাগ নয় - এগুলি নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াকরণ অবস্থার সাথে মিলিত ইচ্ছাকৃতভাবে নিয়ন্ত্রিত কার্বন রেঞ্জের ফলাফল।
| ঢালাই আয়রন টাইপ | কার্বন সামগ্রী (%) | কার্বন ফর্ম | মূল বৈশিষ্ট্য |
|---|---|---|---|
| ধূসর লোহা | 2.5 - 4.0% | ফ্লেক গ্রাফাইট | ভাল machinability, উচ্চ স্যাঁতসেঁতে, কম প্রসার্য শক্তি |
| সাদা লোহা | 1.8 - 3.6% | সিমেন্টাইট (Fe₃C) | অত্যন্ত কঠিন, ভঙ্গুর, চমৎকার পরিধান প্রতিরোধের |
| নমনীয় আয়রন | 2.0 - 2.9% | টেম্পার কার্বন (রসেট) | annealing পরে ভাল নমনীয়তা, প্রভাব-প্রতিরোধী |
| নমনীয় (নোডুলার) আয়রন | 3.2 - 4.2% | গোলাকার গ্রাফাইট | উচ্চ প্রসার্য শক্তি, নমনীয়তা, ক্লান্তি প্রতিরোধের |
| কম্প্যাক্টেড গ্রাফাইট আয়রন | 3.1 - 4.0% | ভার্মিকুলার (কৃমির মতো) গ্রাফাইট | ধূসর এবং নমনীয় লোহার মধ্যে মধ্যবর্তী |
কার্বন বিচ্ছিন্নভাবে কাজ করে না। সিলিকন এবং ফসফরাসও গলানোর কার্যকরী "কার্বনের মতো" আচরণে অবদান রাখে। ফাউন্ড্রি ইঞ্জিনিয়াররা ব্যবহার করে কার্বন সমতা (CE) সূত্র এই মিথস্ক্রিয়াগুলির জন্য অ্যাকাউন্টে:
CE = %C (%Si %P) / 3
খাঁটি লোহা 1,538 ডিগ্রি সেলসিয়াসে শক্ত হয়। আয়রন-কার্বন সিস্টেমের ইউটেক্টিক বিন্দুতে ঘটে CE = 4.3% , যা সর্বনিম্ন গলনাঙ্ক (~1,150°C) এবং সর্বোত্তম তরলতা সহ রচনা। বেশিরভাগ বাণিজ্যিক ধূসর লোহা একটি সিই লক্ষ্য করে 3.9-4.3% যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা সঙ্গে castability ভারসাম্য.
কার্বন বিষয়বস্তু এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্ক রৈখিক নয় - এটি ম্যাট্রিক্সের মধ্যে কার্বন কীভাবে বিতরণ করা হয় তার উপর নির্ভর করে। যাইহোক, স্পষ্ট দিকনির্দেশক প্রবণতা বিদ্যমান।
ধূসর লোহাতে, সাধারণত মোট কার্বন বৃদ্ধি পায় প্রসার্য শক্তি হ্রাস করে কারণ বেশি এবং মোটা গ্রাফাইট ফ্লেক্স স্ট্রেস কনসেনট্রেটর হিসেবে কাজ করে। ধূসর লোহা সাধারণত এর প্রসার্য শক্তি অর্জন করে 150-400 MPa , তুলনায় 400-900 MPa নমনীয় লোহার জন্য যেখানে একই কার্বন ফ্লেক্সের পরিবর্তে গোলক হিসাবে উপস্থিত থাকে। গ্রাফাইট আকারবিদ্যা মোট কার্বন শতাংশের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।
সিমেন্টাইট (সাদা লোহা) আকারে উচ্চতর কার্বন কঠোরতা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি করে - সাদা লোহা সাধারণত পৌঁছায় 400-700 HBW , তুলনায় 150-300 HBW ধূসর লোহার জন্য। যাইহোক, এটি প্রায় শূন্য নমনীয়তার খরচে আসে। ঠাণ্ডা ঢালাইয়ে, পরিধানের পৃষ্ঠে একটি শক্ত সাদা লোহার পৃষ্ঠের স্তর ইচ্ছাকৃতভাবে তৈরি করা হয় যখন বাল্কটি ধূসর থাকে।
ধূসর লোহা আছে মূলত শূন্য নমনীয়তা (প্রসারণ <0.5%) গ্রাফাইট ফ্লেক্স অভ্যন্তরীণ খাঁজ হিসাবে কাজ করার কারণে। নমনীয় লোহা, একই বা উচ্চতর কার্বন সহ কিন্তু নোডুলার আকারে, এর প্রসারিত মান অর্জন করে 2-18% গ্রেডের উপর নির্ভর করে — একটি নাটকীয় উন্নতি শুধুমাত্র ম্যাগনেসিয়াম ট্রিটমেন্টের মাধ্যমে গ্রাফাইট আকারবিদ্যা পরিবর্তন করে, কার্বন হ্রাস করে নয়।
ফ্রি গ্রাফাইট মেশিনিংয়ের সময় অন্তর্নির্মিত লুব্রিকেন্ট হিসাবে কাজ করে, যে কারণে ধূসর লোহা মেশিনে সবচেয়ে সহজ ধাতুগুলির মধ্যে একটি . উচ্চতর গ্রাফাইট সামগ্রী (ধূসর লোহাতে উচ্চতর কার্বন) সাধারণত যন্ত্রের উন্নতি করে। সাদা লোহা, বিপরীতে, এটির সিমেন্টাইটের উপাদানের কারণে মেশিনের জন্য অত্যন্ত কঠিন এবং এটি সাধারণত শুধুমাত্র ঢালাই বা স্থল আকারে ব্যবহৃত হয়।
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের বাইরে, কার্বন সামগ্রী সরাসরি সাধারণ ঢালাই ত্রুটির ঘটনাকে প্রভাবিত করে - কিছু অত্যধিক কার্বন দ্বারা সৃষ্ট, অন্যগুলি খুব কম দ্বারা।
কার্বন এবং সিলিকন উভয়ই প্রচার করে দৃঢ়ীকরণের সময় গ্রাফাইট সম্প্রসারণ . গ্রাফাইট প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, এটি আয়তনে প্রসারিত হয়, আংশিকভাবে সংকোচনকে প্রতিরোধ করে যা তরল ধাতু ঠান্ডা হওয়ার সাথে সাথে ঘটে। ধূসর লোহাতে উচ্চতর কার্বন সামগ্রী (সিই 4.3% এর কাছাকাছি) অর্জনের জন্য পর্যাপ্ত গ্রাফাইট প্রসারণ তৈরি করে প্রায়-শূন্য নেট সংকোচন , বড় risers জন্য প্রয়োজন হ্রাস. নিম্ন কার্বন ধূসর লোহা (CE ~3.6%) এর নেট সংকোচন প্রদর্শন করতে পারে 0.5-1.5% , সতর্ক রাইজার নকশা প্রয়োজন.
হাইপারইউটেকটিক আয়রনগুলিতে (CE > 4.3%), প্রাথমিক গ্রাফাইট ইউটেটিক প্রতিক্রিয়ার আগে অবক্ষয় করে এবং ঢালাই বা ছাঁচের উপরের পৃষ্ঠে ভাসতে পারে। এই "কিশ" গ্রাফাইট পৃষ্ঠের শূন্যতা, অন্তর্ভুক্তি এবং প্রসাধনী ত্রুটি তৈরি করে। হাইপারইউটেটিক থ্রেশহোল্ডের নীচে কার্বন নিয়ন্ত্রণ করা কিশ গঠনে বাধা দেয়।
যখন কার্বন কন্টেন্ট এবং শীতল করার হার মেলে না - বিশেষ করে সীমারেখা সিই সহ পাতলা বিভাগে - ধূসর লোহার অঞ্চলগুলির পাশাপাশি আংশিক সাদা লোহার গঠন ঘটে। এই "মটলড" মাইক্রোস্ট্রাকচার অপ্রত্যাশিত এবং অ-ইউনিফর্ম কঠোরতা তৈরি করে, যা মেশিনিংকে অসঙ্গতিপূর্ণ এবং যান্ত্রিক কর্মক্ষমতাকে অবিশ্বস্ত করে তোলে। এটিকে ইচ্ছাকৃত ঠাণ্ডা কাস্টিং ডিজাইন ছাড়া সমস্ত ত্রুটি হিসাবে বিবেচনা করা হয়।
কার্বন কখনো একা কাজ করে না। সিলিকন হল ঢালাই লোহার সবচেয়ে শক্তিশালী গ্রাফিটাইজিং উপাদান এবং চূড়ান্ত মাইক্রোস্ট্রাকচার নির্ধারণ করতে কার্বনের সাথে সরাসরি অংশীদারিত্বে কাজ করে। বাণিজ্যিক ঢালাই আয়রনে সিলিকন সামগ্রী সাধারণত থেকে থাকে 1.0% থেকে 3.0% .
এই কারণেই কেবল কার্বন নির্দিষ্ট করা অপর্যাপ্ত — ফাউন্ড্রি ইঞ্জিনিয়াররা সর্বদা কার্বন এবং সিলিকন উভয়ই একসাথে নির্দিষ্ট করে এবং সাধারণত যৌগিক নিয়ন্ত্রণ পরামিতি হিসাবে CE নিরীক্ষণ করে।
উত্পাদনে কার্বন সামগ্রী নিয়ন্ত্রণ করা একটি রসায়ন এবং একটি প্রক্রিয়া শৃঙ্খলা উভয়ই। নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলি আধুনিক ফাউন্ড্রিগুলিতে আদর্শ অনুশীলন:
কার্বন কন্টেন্ট হল ঢালাই লোহা ধাতুবিদ্যার প্রধান পরিবর্তনশীল — তবে এর প্রভাব সর্বদা ঠাণ্ডা করার হার, সিলিকন সামগ্রী এবং প্রক্রিয়াকরণ অবস্থার সাথে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা প্রকাশ করা হয়। মোট কার্বন কতটা গ্রাফাইট বা কার্বাইড গঠন করতে পারে তা নির্ধারণ করে; প্রক্রিয়াকরণ পরিবেশ নির্ধারণ করে কোনটি। লক্ষ্য ধূসর লোহার স্যাঁতসেঁতে ক্ষমতা, সাদা লোহার পরিধান প্রতিরোধ, বা নমনীয় লোহার দৃঢ়তা, সামঞ্জস্যপূর্ণ ঢালাই গুণমান অর্জন রিয়েল-টাইম গলিত বিশ্লেষণ দ্বারা সমর্থিত সুনির্দিষ্ট কার্বন নিয়ন্ত্রণের সাথে শুরু হয়। ফাউন্ড্রি ইঞ্জিনিয়ার এবং কাস্টিং ক্রেতাদের জন্য একইভাবে, কার্বন নির্দিষ্ট করা এবং যাচাই করা — সবসময় সিলিকন এবং সিই বরাবর — ঐচ্ছিক নয়; এটি প্রতিটি মানের ঢালাইয়ের সূচনা বিন্দু৷৷
