payamvha/North_RAG huggingface dataset:
ریاضی بین نسبت حجم یا سطح ریخته‌گری به زمان انجماد توسط نیکلاس چوورینوف ("Nicolas Chvorinov") در سال ۱۹۴۰ تأثیر عمده‌ای بر تولید چدن داشت. سپس، چالمرز (Chalmers) با فرمول بندی معیار زیرسردسازی اساسی، علم انجماد را از یک رشته صرفاً فیزیکی به یک علم مهندسی تبدیل کرد که راه را برای درک تأثیرات سرعت خنک‌سازی بر ریزساختار آلیاژهای ریختگی باز کرد. عصر چدن مجازی (مدل‌سازی محاسباتی ریزساختار، خواص و سلامت چدن) توسط "W. Oldfield" آغاز شد که یک مدل کامپیوتری ایجاد کرد که می‌توانست منحنی‌های خنک‌کاری چدن خاکستری را
که می‌توانست منحنی‌های خنک‌کاری چدن خاکستری را محاسبه کند. در سال ۱۹۸۵، مدل‌سازی انجماد چدن به یک حوزه تحقیقاتی گسترده تبدیل شد. امروزه، شرکت‌های نرم‌افزاری بسته‌های کاملی را ارائه می‌دهند که شامل شبیه‌سازی یکپارچه کل فرایند (پر کردن قالب، انجماد، و خنک‌سازی) با استفاده از رویکرد میکرومدلینگ برای بررسی ساختارهای نهایی و خواص ریخته‌گری چدن است. برخی از مدل‌ها مورفولوژی گرافیت، تشکیل کاربید و مقیاس طول ریزساختار را پیش‌بینی می‌کنند. طبقه‌بندی چدن‌ها. واژه "چدن"، مانند واژه فولاد، به خانواده بزرگی از آلیاژهای
مانند واژه فولاد، به خانواده بزرگی از آلیاژهای آهنی اشاره می‌کند. چدن‌ها آلیاژهای آهنی چند جزئی هستند. آنها حاوی عناصر اصلی (آهن، کربن، سیلیسیم)، عناصر جزئی (کمتر از ۰٫۱٪) و اغلب عناصر آلیاژی (بیشتر از ۰٫۱٪) هستند. چدن دارای درصد کربن و سیلیسیم بالاتری نسبت به فولاد است. به همین دلیل، چدن به صورت یک یوتکتیک جامد می‌شود (دمای انجماد یا ذوب آن کمتر از دمای انجماد یا ذوب هر کدام از عناصر تشکیل دهنده به صورت مجزا است). ساختار چدن، برخلاف ساختار فولاد، فاز غنی از کربن را نشان می‌دهد. بسته به ترکیب، سرعت سرد شدن
کربن را نشان می‌دهد. بسته به ترکیب، سرعت سرد شدن و عملیات بر روی مذاب، فاز غنی از کربن ممکن است گرافیت (Gr) یا کاربید آهن (سمنتیت، Fe3C) باشد. چدن ممکن است بر اساس سیستم آهن کاربید آهن (Fe Fe3C) که از لحاظ ترمودینامیکی کم ثبات است یا سیستم گرافیت آهن (Fe Gr) که از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است منجمد شود. با اشاره دقیق به سیستم دوتایی Fe3C یا Fe Gr، چدن را می‌توان به عنوان یک آلیاژ پایه آهن کربن با بیش از ۲٪ کربن تعریف کرد. با این حال، از آنجا که سیلیسیم و سایر عناصر آلیاژی به‌طور قابل توجهی میزان حداکثر
سایر عناصر آلیاژی به‌طور قابل توجهی میزان حداکثر حلالیت کربن را در آستنیت (γ) و در یوتکتیک تغییر می‌دهند، "یک تعریف کلی‌تر از چدن این است که یک آلیاژ پایه آهن کربن است که با یوتکتیک جامد می‌شود." آلیاژهای با کمتر از ۲٪ کربن می‌توانند ساختار یوتکتیکی داشته باشند و همچنان جزوی از خانواده چدن تلقی شوند. چدن‌ها را بر اساس معیارهای مختلفی می‌توان طبقه‌بندی کرد، از جمله: طبقه‌بندی بر اساس رنگ سطح مقطع شکست، شکل گرافیت، ریز ساختار ماتریس، نام‌گذاری تجاری، و خواص مکانیکی. چدن‌ها معمولاً بر اساس ریخت‌شناسی انجماد
مکانیکی. چدن‌ها معمولاً بر اساس ریخت‌شناسی انجماد آنها از دمای یوتکتیک نامگذاری می‌شوند: اولین طبقه‌بندی انجام شده برای چدن‌ها در گذشته بر اساس رنگ سطح مقطع شکست آنها انجام گرفت. بر این اساس چدن‌ها به دو دسته کلی تقسیم شدند: با ابداع متالوگرافی و با افزایش دانش در مورد چدن‌ها، طبقه‌بندی‌های دیگری بر اساس ساختار کریستالی آنها امکان‌پذیر شد: چدن خاکستری. چدن خاکستری ریزساختار گرافیتی خاصی دارد که باعث می‌شود مقطع شکست آن به رنگ خاکستری باشد. در این نوع چدن‌ها تمامی یا قسمت اعظم کربن به صورت آزاد (گرافیت)
تمامی یا قسمت اعظم کربن به صورت آزاد (گرافیت) رسوب می‌کند. از نظر وزنی رایج‌ترین نوع چدن و پرکاربردترین ماده ریخته‌گری محسوب می‌شود. چدن خاکستری عمدتاً حاوی ۲٫۵ تا ۴ درصد کربن، ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم و مابقی آهن است. این نوع چدن استحکام کششی و مقاومت به شوک کمتری نسبت به فولاد دارد اما از نظر استحکام فشاری با فولاد کربنی کم و میان کربن قابل مقایسه است. چدن داکتیل. "چدن داکتیل" یا "چدن نشکن" که در گذشته "چدن نودولار" یا "گرافیت کروی" نیز خوانده می‌شد، چدنی است که در آن گرافیت به شکل کره‌هایی کوچک می‌باشد. در
که در آن گرافیت به شکل کره‌هایی کوچک می‌باشد. در چدن داکتیل، مانند چدن خاکستری، گرافیت یوتکتیک در حین فرایند انجماد از آهن مذاب جدا می‌شود، اما با اضافه کردن مواد افزودنی خاص به مذاب قبل از ریخته‌گری، گرافیت به شکل کره‌هایی رشد می‌کند و شباهتی به گرافیت‌های شکل گرفته در چدن خاکستری ندارد. چدن حاوی گرافیت کره ای بسیار قوی تر از چدن خاکستری یا چدن مالیبل است و قابلیت کشیده شدن و تغییر طول بیشتری قبل از شکست ناگهانی نسبت به آنها دارد. می‌توان این ماده را به عنوان یک ماده کامپوزیت طبیعی در نظر گرفت، که در آن
یک ماده کامپوزیت طبیعی در نظر گرفت، که در آن گرافیت کروی خواص منحصر به فردی به چدن داکتیل داده‌است. استحکام و چقرمگی نسبتاً زیاد چدن داکتیل در بسیاری از کاربردهای ساختاری، نسبت به چدن خاکستری یا چدن مالیبل، به آن برتری می‌بخشد. همچنین از آنجایی که چدن داکتیل برای تولید کلوخه‌های گرافیت (graphite nodules) نیازی به عملیات حرارتی ندارد (درحالی‌که چدن مالیبل برای تولید کلوخه‌های تمپر-کربن به عملیات حرارتی نیاز دارد)، می‌تواند با چدن مالیبل رقابت کند. هر چند برای تولید این کلوخه‌ها به یک عملیات تلقیح نیاز است.
تولید این کلوخه‌ها به یک عملیات تلقیح نیاز است. بازده قالب (Mold yield) (یعنی نسبت وزن قطعه ریختگی به وزن قالب) در چدن داکتیل نسبت به چدن مالیبل معمولاً بالاتر است. چدن داکتیل را می‌توان با استانداردهای اشعه ایکس تولید کرد زیرا تخلخل در مرکز حرارتی باقی می‌ماند، اما چدن مالیبل نمی‌تواند تخلخل را تحمل کند زیرا حفره‌ها به سطح نقاط گرم مانند فیلت‌ها مهاجرت می‌کنند و به صورت ترک ظاهر می‌شوند. شکل‌گیری گرافیت در حین انجماد با یک افزایش حجم همراه است که می‌تواند کاهش حجم ناشی از تغییر فاز مایع-به-جامد را خنثی
کاهش حجم ناشی از تغییر فاز مایع-به-جامد را خنثی کند. قطعات ریخته‌گری چدن داکتیل معمولاً در هنگام ریخته‌گری به رایزرهای بسیار کمی نیاز دارند. (رایزرها مخازنی از ماده مذاب در داخل قالب هستند که در هنگام انقباض قطعه در اثر انجماد، آن را تغذیه می‌کنند تا عیوب ناشی از انقباض ایجاد نگردد). چدن‌های خاکستری معمولاً نیازی به رایزر ندارند. در عوض، فولادها و چدن مالیبل در هنگام ریخته‌گری به رایزربندی فراوان و سنگینی نیاز دارند. از مزایای چدن داکتیل می‌توان به راحتی ریخته‌گری و ماشینکاری و نسبت استحکام به وزن
راحتی ریخته‌گری و ماشینکاری و نسبت استحکام به وزن فوق‌العاده بالای آن اشاره کرد. همچنین هزینه ریخته‌گری چدن داکتیل از فولاد بسیار کمتر است. چدن سفید (White cast iron). سطح مقطع شکست چدن سفید به دلیل وجود فاز سمنتیت، سفید رنگ است. به دلیل درصد کربن کمتر و خنک کاری سریع تر، کربن در چدن‌های سفید به جای گرافیت، به شکل سمنتیت (Fe3C) که یک فاز شبه-پایدار است، رسوب می‌کند. سمنتیت رسوب کرده از مذاب به شکل ذرات بزرگی در فاز یوتکتیک تشکیل می‌شود. فاز دیگر این نوع چدن آستنیت است که طی فرایند انجماد به مارتنزیت تبدیل
آستنیت است که طی فرایند انجماد به مارتنزیت تبدیل می‌شود. این کاربیدهای یوتکتیک درشت تر از آن هستند که سخت گردانی رسوبی ایجاد کنند (مانند برخی فولادها که رسوب سمنتیت، با ممانعت از حرکت نابجایی‌ها در فاز زمینه فریت، از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری می‌کند). اما تا حدودی به دلیل سختی خود ذرات سمنتیت که بخشی از حجم ماده را اشغال می‌کنند، سختی کل افزایش می‌یابد به‌طوری‌که سختی چدن سفید بر اساس قانون مخلوط‌ها برآورد می‌شود. در هر صورت سمنتیت‌ها سختی را افزایش و چقرمگی را کاهش می‌دهند. از آنجا که کاربید بخش بزرگی از
را کاهش می‌دهند. از آنجا که کاربید بخش بزرگی از ماده را می‌گیرد، چدن سفید را می‌توان نوعی سرمت به حساب آورد. چدن سفید برای بسیاری مصارف بیش از حد ترد است ولی به لطف سختی خوب، مقاومت به سایش بالا و قیمت پایین در ساخت قطعاتی چون سطوح در معرض سایش (مانند پروانه توربین) مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر موارد استفاده چدن سفید در صنعت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: چدن مالیبل. چدن مالیبل یا چدن چکش خوار، ذاتاً از نوع چدن‌های هیپو یوتکتیکی کم آلیاژی یا غیر آلیاژی هستند. جهت ایجاد گرافیت‌های کروی فشرده و حصول
هستند. جهت ایجاد گرافیت‌های کروی فشرده و حصول خواص مکانیکی مانند استحکام و چکش خواری، عملیات آنیل کردن انجام می‌گیرد. پس از ریخته‌گری، کربن این چدن‌ها به شکل ترکیبی (ترکیب با آهن) بوده و قطعات به صورت چدن سفید درآمده که با فرایند حرارتی به‌خصوصی به چدن مالیبل تبدیل می‌شوند. کربن این نوع چدن بیشتر به‌صورت کره‌هایی (کلوخه) از گرافیت و با اشکال نامنظم می‌باشد. چدن چکش‌خوار ابتدا به صورت چدن سفید و با ترکیب شیمیایی مناسب ریخته می‌شود. سپس به هنگام آنیل از سمنتیت چدن سفید، گرافیت جوانه زده و به صورت کروی رشد
چدن سفید، گرافیت جوانه زده و به صورت کروی رشد می‌کند. با تغییر دادن عملیات آنیل، می‌توان چدن چکش خوار با خواص مکانیکی مختلف به دست آورد، از آنجا که ابتدا برای تولید چدن سفید انجماد سریعی لازم است لذا ضخامت قطعات چدن چکش خوار محدود است. پس از اتمام مرحله اول آنیل، ساختار دارای کربن برفکی در زمینه آستنیت اشباع شده از کربن بوده و در مرحله دوم می‌توان با تنظیم سرعت سرد کردن ساختار را از فریت تا پرلیت تغییر داد. شکل گرافیت در چدن مالیبل (چکش خوار) کروی نبوده و به شکل برفکی می‌باشد. متالوژی چدن‌ها. هدف
نبوده و به شکل برفکی می‌باشد. متالوژی چدن‌ها. هدف متالورژیست طراحی فرایندی برای تولید چدن با ساختاری است که خواص مکانیکی مورد انتظار را به همراه داشته باشد. مهم‌ترین عواملی که بر روی ساختار چدن‌ها تأثیر می‌گذارد موارد زیر است: عملیات حرارتی چدن‌ها. چدن‌ها، مانند فولادها، آلیاژهای آهن-کربن هستند، با این تفاوت که درصد کربن در چدن‌ها بالاتر از فولادها است و این امر در چدن این مزیت را به سیستم آهن-کربن دوگانه می‌دهد که از انجماد یوتکتیک بهره ببرد. چدن‌های تجاری به دلیل درصد سیلیسیم نسبتاً بالایی که دارند،
به دلیل درصد سیلیسیم نسبتاً بالایی که دارند، معمولاً حداقل آلیاژهای سه‌گانه آهن-کربن-سیلیسیم در نظر گرفته می‌شوند. در نتیجه دماهای بحرانی چدن‌ها با فولادهای کربنی متفاوت است. در عملیات حرارتی، سیلیسیم در هنگام گرمایش باعث افزایش دمای بحرانی تبدیل سمنتیت به آستنیت می‌شود. در طول فرایند انجماد نیز، سیلیسیم باعث افزایش دمای یوتکتیک انجماد گرافیت آستنیت می‌شود، در حالی که باعث کاهش دمای یوتکتیک سمنتیت آستنیت می‌شود. در نتیجه، سیلیسیم در ترویج گرافیتی شدن چدن در طول فرایند انجماد بسیار مهم است. مورفولوژی گرافیت
طول فرایند انجماد بسیار مهم است. مورفولوژی گرافیت ایجاد شده در طول انجماد چدن‌ها را نمی‌توان با حرارت دادن حالت-جامد تغییر داد، اما سمنتیت (Fe3C) کم ثبات را می‌توان با عملیات حرارتی تغییر داد، دقیقاً مانند کاری که در فولادها انجام می‌شود. کنترل میزان گرافیتی شدن و شکل گرافیت در حین انجماد، جوهره حرفه ریخته‌گری چدن است. بسته به فرآوری مذاب چدن و سرعت سرد شدن در طی انجماد، کربن موجود در مذاب به صورت گرافیت پایدار یا سمنتیت کم ثبات (Fe3C) با مقدار کمی کربن محلول در فریت جامد می‌شود. سمنتیت کم ثبات را می‌توان
در فریت جامد می‌شود. سمنتیت کم ثبات را می‌توان با عملیات حرارتی تغییر داد، اما شکل گرافیت را زمانی که شکل گرفت دیگر نمی‌توان توسط عملیات حرارتی تغییر داد. کربن بالا و سیلیسیم عناصر آلیاژی اصلی هستند که پتانسیل گرافیتی شدن چدن و همچنین قابلیت ریخته‌گری آن را افزایش می‌دهند. عوامل دیگر عبارتند از پتانسیل هسته‌زایی مذاب، سرعت سرد شدن در حین انجماد و کنترل عناصر جزئی مانند فسفر، منگنز و گوگرد برای انجماد مناسب. افزودن فسفر سیالیت را بهبود می‌بخشد اما انقباض را در چدن افزایش می‌دهد، زیرا فسفر یک یوتکتیک را
را در چدن افزایش می‌دهد، زیرا فسفر یک یوتکتیک را تشکیل می‌دهد که در طول فرایند انجماد منقبض می‌شود. گوگرد بر هسته‌زایی گرافیت تأثیر می‌گذارد و باید با افزودن منگنز متعادل شود. اگر منگنز در آهن مذاب وجود نداشته باشد، سولفید آهن (FeS) نامطلوب در مرزهای دانه تشکیل می‌شود. اگر درصد گوگرد توسط منگنز متعادل شود، سولفید منگنز (MnS) تشکیل می‌شود که آسیب نسبتاً کمتری دارد زیرا به‌طور تصادفی در دانه‌ها توزیع می‌شود. در طول انجماد، سیلیسیم در آهن، هم در فریت و هم در آستنیت، در محلول جامد باقی می‌ماند و بر ترکیب فاز
آستنیت، در محلول جامد باقی می‌ماند و بر ترکیب فاز کاربید تأثیری نمی‌گذارد؛ بنابراین، نام‌های فریت (α)، آستنیت (γ)، و Fe3C را می‌توان در سیستم سه‌گانه برای شناسایی همان فازهایی که در سیستم دوتایی Fe Fe3C رخ می‌دهند، استفاده کرد. با این حال، سیلیسیم محدوده دمای تبدیل را افزایش می‌دهد، حلالیت کربن در آستنیت را کاهش می‌دهد و تمایل به جداسازی کاربید آهن دارد. در نتیجه، درصد کربنِ پرلیت در آهن می‌تواند به‌طور قابل توجهی کمتر از فولادهای کربن ساده و کم آلیاژ باشد. بسته به درصد سیلیسیم و سرعت خنک‌سازی، درصد کربن
بسته به درصد سیلیسیم و سرعت خنک‌سازی، درصد کربن پرلیت متفاوت است و می‌تواند تا ۰٫۵۰ درصد وزنی کربن با ۲٫۵ درصد سیلیسیم باشد. هنگامی که قطعات ریخته‌گری در کوره‌های الکتریکی یا تابشی با جوی خنثی، مانند نیتروژن، عملیات حرارتی می‌شوند، بیشتر قطعات چدنی می‌توانند جو محافظ خود را ایجاد کنند. با این حال، در کوره‌های سوخت مستقیم، ممکن است به آسانی کربن‌زدایی و اکسیداسیون رخ دهد. قطعات ریخته‌گری چدنی که به شدت اکسید شده‌اند ممکن است یک مشکل جدی ایجاد کنند، زیرا رسوبی که روی چدن ایجاد می‌شود می‌تواند بسیار مقاوم
که روی چدن ایجاد می‌شود می‌تواند بسیار مقاوم بوده و برای ابزارهای برش ساینده باشد. تمیز کردن لایه‌های اکسید شده در قطعات ریخته‌گری می‌تواند دشوار یا غیرعملی باشد. کنترل دما. کنترل دقیق و مؤثر دما در عملیات حرارتی قطعات چدنی اهمیت فراوانی دارد. اشکال پیچیده قطعات ریخته‌گری چدنی می‌تواند مشکلاتی را در عملیات حرارتی ایجاد کند. بخش‌های سنگین یا داخلی ممکن است به سرعت بخش‌های خارجی یا نازک‌تر به دما نرسند، بنابراین نیاز به تنظیم نرخ گرمایش و زمان نگهداری در دما دارند. سرد کردن اشکال پیچیده همچنین می‌تواند منجر
دارند. سرد کردن اشکال پیچیده همچنین می‌تواند منجر به ایجاد تنش‌های پسماند قابل توجه یا حتی شکستگی در قطعات ریخته‌گری چدنی شود. بازپخت. بازپخت یا انیلینگ فرآیندی است که چدن را از طریق سرد کردن آهسته ماتریس آستنیتی در طول دمای بحرانی آن، با هدف ایجاد ساختار تعادلی فریت و گرافیت، نرم می‌کند. بازپخت چدن شامل یک جنبه است که در فولاد وجود ندارد: درصد کربن ماتریس (کربن ترکیب‌شده) را می‌توان با خنک کردن آهسته به صفر رساند تا فقط فریت و گرافیت در ریزساختار باقی بمانند. وجود مقادیر قابل توجهی سیلیسیم در چدن باعث
وجود مقادیر قابل توجهی سیلیسیم در چدن باعث رسوب کربن بر روی گرافیت موجود می‌شود. به استثنای احتمالاً تنش‌زدایی، بازپخت بیشترین عملیات حرارتی است که اغلب بر روی چدن خاکستری انجام می‌شود. همچنین برای برخی از گریدهای چدن نشکن که به خواص شکل‌پذیری و ضربه‌ای خوبی نیاز دارند، بازپخت اجباری است. بازپخت در اشکال مختلف آن وسیله‌ای کنترل شده برای دستیابی به حداکثر نرمی و قابلیت ماشین‌کاری است. بازپخت همچنین می‌تواند تنش‌های پسماند را در قطعات ریخته‌گری کاهش دهد، در صورتی که خنک‌سازی آهسته تا دمای کافی ادامه یابد.
صورتی که خنک‌سازی آهسته تا دمای کافی ادامه یابد. هدف عملیات بازپخت نرم کردن قطعه از طریق شکست و تجزیه پرلیت است. دمای بحرانی چدن (دمای تبدیل α به γ) معمولاً بین ۷۵۰ تا ۸۵۰ درجه سلسیوس در آهن بدون آلیاژ است. تجزیه پرلیت می‌تواند در زیر این دماها اتفاق بیفتد و سرعت تجزیه در دماهای بالای ۶۰۰ درجه سلسیوس قابل ملاحظه می‌شود. سختکاری کامل و تمپرینگ. سختکاری قطعات چدنی از طریق حرارت دهی، کوئنچینگ و تمپر کردن، بالاترین سختی ممکن و در نتیجه بالاترین استحکام را فراهم می‌کند. طیف وسیعی از سختی با انتخاب دمای تمپرینگ
می‌کند. طیف وسیعی از سختی با انتخاب دمای تمپرینگ مناسب برای استفاده پس از سختکاری در دسترس است. سختی بالاتر استحکام و مقاومت به سایش را بهبود می‌بخشد، اما از طرفی با افزایش سختی، توانایی تغییر شکل قطعات بدون شکست کاهش می‌یابد. یک ریزساختار کوئنچ شده و تمپر شده نسبت به یک ریزساختار پرلیتی با همان میزان سختی، قابلیت ماشینکاری بیشتری دارد. چدن‌های با درصد سیلیسیم بالا یا به خوبی به کوئنچ پاسخ نمی‌دهند یا مستعد ترک خوردن هستند. آستنیتی سازی. برای سختکاری مناسب، چدن باید تا بالاتر از محدوده دمای بحرانی خود گرم
چدن باید تا بالاتر از محدوده دمای بحرانی خود گرم شود تا ساختار آن آستنیتی شود. قطعاتی که قرار است سختکاری شوند در کوره‌ای در دمای ۲۸ تا ۵۵ درجه سلسیوس بالاتر از دمای بحرانی بالایی به مدت ۲ دقیقه تا ۱ ساعت به ازای هر ۲٫۵۴ سانتیمتر ضخامت مقطع بسته به اندازه و پیچیدگی آنها، آستنیتی می‌شوند. گرمایش باید در محدوده دمای پایین‌تر تدریجی باشد تا تنش‌های حرارتی و احتمال ترک‌خوردگی به حداقل برسد. نرخ‌های گرمایشی که گرادیان‌های دما را به حداقل می‌رسانند، به‌ویژه در آستنیتی کردن قطعات پیچیده و دارای مغزه که در اثر
آستنیتی کردن قطعات پیچیده و دارای مغزه که در اثر گرمایش سریع در معرض تاب برداشتن یا اعوجاج قرار می‌گیرند، بسیار مهم هستند. بالاتر از ۵۵۰ درجه سلسیوس، حرارت دادن تا دمای آستنیتی‌سازی می‌تواند با سرعت دلخواه انجام شود. به دلیل تأثیر نامطلوب بر خواص، اکسیداسیون و اعوجاج باید مراقب بود تا از گرمایش بیش از حد جلوگیری شود. انتخاب مناسب زمان آستنیتی‌سازی بسیار مناسب است تا از آستنیتی شدن ناقص یا ناهمگن به دلیل زمان کم یا رشد بیش از حد دانه به دلیل زمان زیاد جلوگیری شود. پخش شدن کربن در آستنیت از گرافیت مجاور به
شود. پخش شدن کربن در آستنیت از گرافیت مجاور به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله: فاصله‌بندی گرافیت، درصد کربن اولیه فاز زمینه، دمای آستنیتی‌سازی و وجود آلیاژها. در چدن داکتیل، زمان آستنیتی‌سازی مورد نیاز برای تولید آستنیت همگن، در مدل‌سازی کمی با شعاع کلوخه‌های گرافیت، شعاع سلول آستنیت، کسر حجمی گرافیت، کسر حجمی فریت در زمینه ریخته‌گری و ثابت واپخش مرتبط است. کوئنچینگ. درصد بالای کربن و سیلیسیم زمینه آستنیت چدن، که اغلب با منگنز قابل توجه و آلیاژهای دیگر نیز همراه است، سختی نسبتاً بالایی به چدن می‌دهد. به
همراه است، سختی نسبتاً بالایی به چدن می‌دهد. به همین دلیل به جای آب از هوا، روغن، یا یک پلیمر برای کوئنچینگ استفاده می‌شود. سخت‌کاری کامل ("through hardening") قطعات چدنی اغلب به دلیل اندازه بزرگ آنها، پیچیدگی قطعه یا تفاوت‌های زیاد در ضخامت مقاطع، غیرعملی است. نرخ خنک‌کاری در کوئنچینگ با آب به میزان قابل توجهی بیش از میزان خنک‌کاری بحرانی است و می‌تواند باعث تاب برداشتن بیش از حد قطعه شود. درنتیجه، مهم است که میزان خنک‌کاری را در حین کوئنچینگ تا حد ممکن پایین نگه داشت اما از طرفی نرخ خنک‌کاری باید از
پایین نگه داشت اما از طرفی نرخ خنک‌کاری باید از میزان خنک‌کاری بحرانی فراتر رود تا از تبدیل فریت پرلیت جلوگیری شود. برگشت‌دهی (Tempering). برگشت‌دهی یا تمپرینگ از طریق تبدیل مارتنزیت به α+Fe3C سختی فولاد یا چدن کوئنچ شده را کاهش می‌دهد. در چدن‌های نرمالسازی شده، فرایند تمپرینگ از طریق درشت‌سازی کاربیدهای آهن موجود، ساختار پرلیتی را نرم می‌کند. توصیه می‌شود ریخته‌گری‌های چدنی سخت‌کاری شده را بلافاصله برگشت داده و کوئنچ کرد تا تنش‌های پسماند، احتمال ترک خوردگی و همچنین میزان آستنیت باقی مانده کاهش باید. در
و همچنین میزان آستنیت باقی مانده کاهش باید. در جایی که هدف دستیابی به حداکثر سختی تمپر شده‌است، از دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سلسیوس استفاده می‌شود. تمپرینگ شامل پخش کربن است: در نتیجه، هم وابسته به زمان و هم وابسته به دما است، اگرچه دما بسیار مهم‌تر از زمان است. اگر زمان نگهداری در دما، حداقل دو برابر زمان لازم برای رسیدن قطعات به دمای تمپرینگ باشد، یکنواختی تمپرینگ افزایش خواهد یافت. درجه حرارت مناسب برای سختی نهایی مورد نظر تا حد زیادی تحت تأثیر ترکیب آهن و تعداد گره‌ها یا ساختار پوسته قرار می‌گیرد. آستمپرینگ
گره‌ها یا ساختار پوسته قرار می‌گیرد. آستمپرینگ (Austempering). آستمپرینگ یک عملیات حرارتی ویژه است که وقتی روی چدن‌ها و فولادها اعمال می‌شود، قطعاتی تولید می‌کند که مستحکم‌تر و سخت‌تر از قطعاتی است که عملیات حرارتی متعارف بر روی آنها انجام شده‌است. آستمپرینگ چدن‌ها شامل مراحل زیر است:
آوَنگ یا پاندول یک سامانهٔ ساده فیزیکی است. آونگ وزنه‌ای است که از یک نقطه ثابت آویزان است و تحت تأثیر نیروی گرانش به جلو و عقب نوسان می‌کند. ابن یونس کشف کرد که آونگ یک حرکت تناوبی منظم انجام می‌دهد که می‌توان از آن برای اندازه‌گیری زمان استفاده کرد. این منجر به اختراع ساعت آونگی توسط کریستیان هویگنس شد. اندازه وزنه در انتهای آونگ تأثیری بر دوره یا زمان آونگ ندارد. ساعت آونگی که توسط کریستیان هویگنس در سال ۱۶۵۶ اختراع شد، تا دهه ۱۹۳۰ دقیق‌ترین فناوری زمان‌سنجی در جهان بود و به مدت ۲۷۰ سال به عنوان زمان‌سنج
در جهان بود و به مدت ۲۷۰ سال به عنوان زمان‌سنج استاندارد در خانه‌ها و ادارات استفاده می‌شد. آونگ‌ها در ابزارهایی مانند شاغول و ابزارهای علمی مانند شتاب‌سنج‌ها، مترونوم‌ها و لرزه‌نگارها نیز استفاده می‌شوند و قبلاً در اندازه‌گیری شتاب گرانش در بررسی‌های ژئوفیزیکی و حتی به عنوان استاندارد طول نیز کاربرد داشتند. اجزای آونگ: ویژگی‌های مهم آونگ: حرکت آونگ. آونگ یک وزنه است که با یک نخ یا میله آویزان شده و آزادانه تاب می‌خورد. وقتی وزنه را به یک سمت بکشیم و رها کنیم، به خاطر نیروی جاذبه زمین (گرانش) به جلو و عقب
به خاطر نیروی جاذبه زمین (گرانش) به جلو و عقب حرکت می‌کند و مدام از پایین‌ترین نقطه می‌گذرد. به یک حرکت کامل رفت و برگشت وزنه، یک نوسان می‌گوییم. مدت زمان یک نوسان کامل را «دوره تناوب» می‌نامند که به طول آونگ و کمی هم به میزان جابجایی وزنه بستگی دارد. با اندازه‌گیری دوره تناوب یک آونگ ساده، می‌توانیم شتاب جاذبه را در یک مکان خاص حساب کنیم. وقتی آونگ را از حالت عادی‌اش خارج کنیم، گرانش باعث می‌شود به سمت پایین حرکت کند و سرعت بگیرد. وقتی به پایین‌ترین نقطه می‌رسد، سرعتش خیلی زیاد است. بعد از رد شدن از
می‌رسد، سرعتش خیلی زیاد است. بعد از رد شدن از پایین‌ترین نقطه، جاذبه باعث می‌شود سرعتش کم شود تا در نهایت در سمت دیگر بایستد و دوباره به سمت پایین برگردد. این حرکت تاب خوردن مدام تکرار می‌شود. اگر وزنه را خیلی کم جابجا کنیم، حرکت آونگ شبیه حرکت فنر می‌شود. این به این دلیل است که در این حالت، میزان جابجایی تقریباً متناسب با نیرویی است که آونگ را به حالت اول برمی‌گرداند. اما در واقعیت، آونگ‌ها جابجایی خیلی کمی ندارند و برای همین حرکتشان کمی پیچیده‌تر است. دانشمندی به نام هویگنس نشان داد که یک آونگ ایده‌آل به
به نام هویگنس نشان داد که یک آونگ ایده‌آل به جای دایره، روی یک مسیر منحنی خاص که چرخ‌زاد نامیده می‌شود حرکت می‌کند. همچنین، آونگ‌های واقعی به مرور انرژی از دست می‌دهند و حرکتشان ضعیف‌تر می‌شود. معادله حرکت آونگ ساده: مدت زمان یک حرکت رفت و برگشت کامل آونگ را دورهٔ تناوب آونگ گویند. اگر آونگ تحت زاویه formula_1 بسیار کوچکی شروع به تاب خوردن کند به‌طوری‌که بتوان formula_2 در نظر گرفت، می‌توان گفت که نوسان آونگ، نوسان ساده هماهنگ، و دوره تناوب formula_3 آن به صورت زیر است: formula_4 که formula_5 طول نخ و
به صورت زیر است: formula_4 که formula_5 طول نخ و formula_6 شتاب جاذبهٔ زمین است. اگر θ کوچک نباشد، رابطه دوره تناوب، یک سری توانی برحسب توان‌های formula_7 خواهد بود. دورهٔ تناوب آونگ به جرمش بستگی دارد. انواع آونگ. همچنین آونگ‌هایی وجود دارند که از نیروی گرانش به عنوان نیروی بازگرداننده استفاده نمی‌کنند. به عنوان مثال، آونگ پیچشی از یک وزنه تشکیل شده است که به یک سیم (نازک) به نام سیم پیچشی متصل است و با پیچش، نیروی پیچشی در سیم ایجاد می‌کند که به عنوان نیروی بازگرداننده عمل می‌کند. آونگ پیچشی حتی در خارج
بازگرداننده عمل می‌کند. آونگ پیچشی حتی در خارج از میدان گرانشی نیز کار می‌کند. مترونوم نوعی آونگ معکوس است - که در آن وزنه در بالای میله قرار دارد - که از یک فنر برای ایجاد نیروی بازگرداننده استفاده می‌کند. آونگ ساده گرانشی. آونگ ساده گرانشی یک مدل ریاضی ایده‌آل از یک آونگ است. این نوع آونگ شامل یک وزنه (یا گوی آونگ) در انتهای یک نخ بدون جرم است که از یک محور آویزان شده است، بدون اصطکاک. هنگامی که فشار اولیه به آن داده می‌شود، به جلو و عقب در دامنه ثابت نوسان می‌کند. آونگ‌های واقعی تحت تأثیر اصطکاک و نیروی
می‌کند. آونگ‌های واقعی تحت تأثیر اصطکاک و نیروی پسار هستند، بنابراین دامنه نوسانات آن‌ها کاهش می‌یابد. دوره نوسان. دوره نوسان آونگ ساده گرانشی به طول آن، شتاب گرانشی محلی و تا حد کمی به حداکثر زاویه که آونگ از حالت عمودی منحرف می‌شود، θ0، که دامنه نامیده می‌شود، بستگی دارد. این به جرم گوی وابسته نیست. اگر دامنه به نوسانات کوچک محدود شود، بسامد T یک آونگ ساده، زمان لازم برای یک چرخه کامل، به صورت زیر است: که در آن L طول آونگ و g شتاب گرانشی محلی است. برای نوسانات کوچک، دوره تناوب تقریباً برای نوسانات با
نوسانات کوچک، دوره تناوب تقریباً برای نوسانات با اندازه‌های مختلف یکسان است: یعنی «دوره تناوب مستقل از دامنه است». این ویژگی که هم‌زمانی نامیده می‌شود، دلیل بسیار مفید بودن آونگ‌ها برای زمان‌سنجی است. نوسانات متوالی آونگ، حتی اگر دامنه تغییر کند، زمان یکسانی می‌برد. برای دامنه‌های بزرگتر، دوره به تدریج با دامنه افزایش می‌یابد، بنابراین طولانی‌تر از مقداری است که توسط معادله (۱) داده شده است. به عنوان مثال، در دامنه "θ۰" = ۰٫۴ رادیان (۲۳ درجه)، ۱٪ بزرگتر از مقدار داده شده توسط (۱) است. دوره به صورت مجانبی
مقدار داده شده توسط (۱) است. دوره به صورت مجانبی (به بی‌نهایت) افزایش می‌یابد زیرا "θ"۰ به π رادیان (۱۸۰ درجه) نزدیک می‌شود، زیرا مقدار "θ"۰ = π یک تعادل مکانیکی برای آونگ است. دوره واقعی یک آونگ ساده گرانشی ایده‌آل را می‌توان در چندین شکل مختلف نوشت (به آونگ (مکانیک) مراجعه کنید)، یک مثال آن سری است: formula_8 که در آن formula_9 برحسب رادیان است. اختلاف بین این دوره واقعی و دوره برای نوسانات کوچک (۱) در بالا، «خطای دایره‌ای» نامیده می‌شود. در مورد یک ساعت پدربزرگ معمولی که آونگ آن نوسان ۶ درجه و بنابراین
پدربزرگ معمولی که آونگ آن نوسان ۶ درجه و بنابراین دامنه ۳ درجه (۰٫۰۵ رادیان) دارد، تفاوت بین دوره واقعی و تقریب زاویه کوچک (۱) حدود ۱۵ ثانیه در روز است. برای نوسانات کوچک، آونگ به یک نوسانگر هماهنگ نزدیک می‌شود و حرکت آن به عنوان تابعی از زمان، t، تقریباً حرکت هارمونیک ساده است: formula_10 که در آن formula_11 یک مقدار ثابت است که به شرط اولیه بستگی دارد. برای آونگ‌های واقعی، دوره با عواملی مانند شناوری و مقاومت گران‌روی هوا، جرم نخ یا میله، اندازه و شکل گوی و نحوه اتصال آن به نخ و انعطاف‌پذیری و کشش نخ،
و نحوه اتصال آن به نخ و انعطاف‌پذیری و کشش نخ، کمی تغییر می‌کند. در کاربردهای دقیق، ممکن است لازم باشد اصلاحات برای این عوامل در معادله (۱) اعمال شود تا دوره به‌طور دقیق ارائه شود. یک آونگ میرا و رانده شده یک سامانه نظریه آشوب است. آونگ مرکب. هر جسم صلب در حال نوسان که آزادانه حول یک محور افقی ثابت می‌چرخد، «آونگ مرکب» یا «آونگ فیزیکی» نامیده می‌شود. یک آونگ مرکب دارای دوره تناوب مشابه یک آونگ ساده گرانشی به طول formula_12 است که «طول معادل» یا «شعاع نوسان» نامیده می‌شود و برابر با فاصله از محور تا نقطه‌ای
نامیده می‌شود و برابر با فاصله از محور تا نقطه‌ای به نام «مرکز نوسان» است. این نقطه در زیر مرکز جرم آونگ قرار دارد، در فاصله‌ای که به توزیع جرم آونگ بستگی دارد. اگر بیشتر جرم در یک گوی نسبتاً کوچک در مقایسه با طول آونگ متمرکز شود، مرکز نوسان نزدیک به مرکز جرم است. شعاع نوسان یا طول معادل formula_12 هر آونگ فیزیکی را می‌توان به صورت زیر نشان داد: formula_14 که در آن formula_15 گشتاور لختی آونگ حول نقطه محور formula_16، formula_17 جرم کل آونگ، و formula_18 فاصله بین نقطه محور و مرکز جرم است. با جایگزینی این