چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت) ( Martensitic white cast irons (Ni–hard) ) گروهی از چدنهای سفید است که بدلیل حضور عناصر نیکل و کروم سختی و مقاومت به سایش بالایی دارد .

انواع چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت)

این چدنها بر اساس استاندارد BS 4844 ( 1986 ) به گروه‌های ۲A ، ۲B ، ۲C ، ۲D و ۲E تقسیم بندی می‌شوند [۱] . دسته بندی دیگری که برای این چدنها وجود دارد عبارتند از : گریدهای نیکل – سخت ۱ ( Ni – Hard 1 ) ، نیکل – سخت ۲ ( Ni – Hard 2 ) و نیکل – سخت ۴ ( Ni – Hard 4 ) [2] .  

خواص چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت)

هارد نیکل یا نیکل سخت ( Ni–Hard ) نام عمومی خانواده‌ای از چدنهای سفید است که با نیکل و کروم آلیاژ شده‌ است . نیکل و کروم موجود در این چدنها باعث شده است تا آن‌ها از سختی بالا و مقاومت فوق العاده‌ای در برابر سایش برخوردار باشند .

چدن نیکل-سخت یا چدن نایهارد یا هارد نیکل دارای یک ریزساختار متشکل از کاربیدها و یک زمینه مارتنزیتی – آستنیتی – بینیتی یا عمدتا مارتنزیتی است.  این ریزساختار با متعادل کردن ترکیب کربن ، نیکل ، کروم ، سیلیسیم و عملیات حرارتی نهایی بدست می‌آید .

شکل زیر ریزساختار چدن Ni-Hard 1 را در شرایط ریخته گری نشان می‌دهد [۲] . 

• 

ریزساختار Ni-Hard 1 در شرایط ریخته گری . الف ) دندریت‌های اولیه و یوتکتیک را نشان می‌دهد . ب ) تصویر نوری ، مورفولوژی کاربید یوتکتیک M_۳C متشکل از صفحات پیوسته را نشان می‌دهد . در زمینه رگه‌های استوانه‌ای تیره رنگ ، مارتنزیت و نواحی روشن‌تر آستنتیت است . اچ شده با villela . ج ) میکروگراف SEM از یک نمونه عمیق اچ شده ، صفحات پیوسته کاربید یوتکتیک و کاربیدهای ثانویه در زمینه را نشان می‌دهد . اچ شده با Aqua Regia [۲] .

ترکیب شیمیایی چدن نایهارد ( هارد نیکل)

جدول زیر ترکیب شیمیایی گریدهای Ni-Hard 1 ، Ni-Hard 2 و Ni-Hard 4 چدن سفید مارتنزیتی (نیکل-سخت) را نشان می‌دهد [۲] .

ترکیب شیمیایی چدنهای هارد نیکل ( نیکل سخت)  [۲] .

• 

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت) ۲A

شامل ۲.۷ تا ۳.۲ درصد کربن ، ۰.۳ تا ۰.۸ درصد سیلیسیم ، ۰.۲ تا ۰.۸ درصد منگنز ، ۳.۰ تا ۵.۵ درصد نیکل ، ۱.۵ تا ۳.۵ درصد کروم ، حداکثر ۰.۵ درصد مولیبدن و ۰.۱۵ درصد فسفر است [۱] .

۲B

حاوی ۳.۲ تا ۳.۶ درصد کربن ، ۰.۳ تا ۰.۸ درصد سیلیسیم ، ۰.۲ تا ۰.۸ درصد منگنز ، ۳.۰ تا ۵.۵ درصد نیکل ، ۱.۵ تا ۳.۵ درصد کروم ، حداکثر ۰.۵ درصد مولیبدن و ۰.۱۵ درصد فسفر است [۱] .

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت)  2C

شامل ۲.۴ تا ۲.۸ درصد کربن ، ۱.۵ تا ۲.۲ درصد سیلیسیم ، ۰.۲ تا ۰.۸ درصد منگنز ، ۴.۰ تا ۶.۰ درصد نیکل ، ۸.۰ تا ۱۰.۰ درصد کروم ، حداکثر ۰.۵ درصد مولیبدن و ۰.۱ درصد فسفر است [۱] .

۲D

حاوی ۲.۸ تا ۳.۲ درصد کربن ، ۱.۵ تا ۲.۲ درصد سیلیسیم ، ۰.۲ تا ۰.۸ درصد منگنز ، ۴.۰ تا ۶.۰ درصد نیکل ، ۸.۰ تا ۱۰.۰ درصد کروم ، حداکثر ۰.۵ درصد مولیبدن و ۰.۱ درصد فسفر است [۱] .

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت) ۲E

شامل ۳.۲ تا ۳.۶ درصد کربن ، ۱.۵ تا ۲.۲ درصد سیلیسیم ، ۰.۲ تا ۰.۸ درصد منگنز ، ۴.۰ تا ۶.۰ درصد نیکل ، ۸.۰ تا ۱۰.۰ درصد کروم ، حداکثر ۰.۵ درصد مولیبدن و ۰.۱ درصد فسفر است [۱] .

سختی این چدنها بین ۴۵۰ تا ۶۰۰ HB است [۱] .

کاربرد چدن نایهارد

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت) بدلیل خواصی که دارد در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد . برخی از کاربردهای این چدن شامل پروانه‌های پمپ دوغاب ، قالب و چاقوهای مارپیچ ، رسانه‌های سنگ زنی ( Grinding media ) ، سنگ شکن‌های زغال سنگ ، چرخندهای معادن الماس ، آسیاب غلتکی MPS ، پمپ چغندر قند ، حلقه‌های سنگ زنی برای خرد کردن زغال سنگ ، صفحات هدایت کننده زغال سنگ پودر شده در نیروگاه ، ابزارهای خردایش شیشه ، ابزارهای کشاورزی و غیره است .

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل سخت) یا چدن هارد نیکل ( نیکل–سخت ) یا چدن نایهارد گروهی از مواد مقاوم به سایش است که کاربردهای زیادی در صنعت دارد . خواص سختی و سایشی مطلوب این چدنها از وجود کاربیدهای کروم و نیکل نشات می‌گیرد . برخی از کاربردهای این چدن عبارتند از : پروانه‌های پمپ دوغاب ، ابزارهای خردایش زغال سنگ و شیشه ، ابزارهای مورد استفاده در کشاورزی و غیره .

منابع

[۱]         “https://www.borofoundry.co.uk/ni-hard.php.” .

[۲]         M. Data, “NI-HARD,” Alloy Dig., vol. 3, no. 11, Nov. 1954.