معرفة

ما هو حديد الدكتايل؟

حديد الدكتايل هو نوع من الحديد الزهر معروف بمقاومته للصدمات والتعب والاستطالة ومقاومة التآكل بسبب هياكل الجرافيت الكروية (المستديرة) في المعدن. ويسمى حديد الدكتايل أيضًا حديد الزهر المرن، أو حديد الزهر الكروي، أو حديد الزهر العقدي.

كيف يتم صنع حديد الدكتايل؟

يضاف الكربون إلى حمام الحديد الزهر المنصهر أثناء عملية الصهر. تتم إضافة كمية أكبر من الكربون مقارنة بالحديد الذي عادة ما يكون قادرًا على امتصاصه في الهيكل. إن تفسير العلاقة بين الحديد والكربون بطريقة أخرى يشبه إضافة الكثير من الملح إلى الماء بحيث تصل إلى نقطة لا يذوب فيها المزيد من الملح. وهذا ما يجعل حديد الدكتايل مختلفًا عن الفولاذ. يحتوي الفولاذ على كمية من الكربون بقدر ما يستطيع الحديد امتصاصه. بالإضافة إلى الكربون، تتم إضافة عناصر أخرى مختلفة لإنشاء الحل المطلوب. يؤدي كل من السيليكون والكبريت والمنغنيز والأكسجين دورهم في المزيج لمساعدة الكربون على التشكل في هياكل الجرافيت الكروية عندما يبرد الحديد.

ومع ذلك، فإن العنصر الأكثر أهمية في هذه العملية هو المغنيسيوم، الذي يساعد في إنتاج عقيدات الجرافيت الكروية بدلا من الرقائق. ووفقا لميليس، كان هذا تفاعلا مفاجئا. بالإضافة إلى تعزيز هذه العملية بشكل فعال، فهو أيضًا فعال جدًا في خفض محتوى الكبريت في الحديد. يعد تقليل محتوى الكبريت أمرًا مهمًا لأن الكبريت يجعل الحديد والصلب أكثر هشاشة.

من المسلم به أن هذا يعد تبسيطًا مفرطًا للعملية (بعد كل شيء، نحن لا ندربك للحصول على درجة علمية في علم المعادن، على الرغم من أنك إذا كنت تريد واحدة، فنحن نحب درجات الهندسة الموجودة في ولاية ويسكونسن، ولا نمانع في تحيزنا الجغرافي).

ما هو في حديد الدكتايل؟

كما ذكر أعلاه، هناك مجموعة متنوعة من العناصر الموجودة في حديد الدكتايل. ويدرس علماء المعادن تأثيرات النسب المختلفة لهذه العناصر لتحديد مدى تأثيرها على صفات الحديد الذي تنتجه. يحتوي كل مسبك على مجموعات مختلفة قليلاً يقدمها. على سبيل المثال، لتحسين قوة الحديد المرن، يمكن إضافة المزيد من القصدير أو النحاس. بالإضافة إلى ذلك، إذا كنت ترغب في تحسين مقاومة التآكل في الحديد، فيمكن أن يحل النحاس والنيكل و/أو الكروم محل 15-30% من الحديد.

ومع ذلك، هناك عدد قليل من الدعائم الأساسية. إذا كنت تريد إجراء تحليل كيميائي للحديد المرن، فهذا ما ستجده عادةً:

ما هي فوائد حديد الدكتايل؟

تعتبر مسبوكات حديد الدكتايل قوية جدًا مقارنة بحديد الزهر العادي (الحديد الرمادي). تتراوح قوة الشد للحديد الزهر من 20,000 إلى 60,000 رطل لكل بوصة مربعة بينما يبدأ حديد الدكتايل عند 60,000 رطل لكل بوصة مربعة ويمكن أن يصل إلى 120,000 رطل لكل بوصة مربعة. تتراوح قوة الخضوع للحديد المرن عمومًا بين 40,000 و90,000 رطل لكل بوصة مربعة، ولكن قوة الخضوع للحديد الزهر منخفضة جدًا بحيث تعتبر غير قابلة للقياس.

دعونا نضع القوة بطريقة مختلفة. لقد رأينا أجزاء من الحديد الرمادي تتكسر عندما تصطدم بالأرض بعد سقوطها مسافة عشرة أقدام. مع صب الحديد المرن، يمكنك ضرب الجزء طوال اليوم بمطرقة ثقيلة بوزن ثمانية أرطال ومن غير المحتمل أن يتشقق.

ما يسبب مشكلة الحديد الرمادي هو رقائق الجرافيت التي تشجع على حدوث كسور على طول الرقائق، في حين أن العقيدات الموجودة في الحديد المرن تمنعه ​​من التكسير على طول تلك الخطوط. بالنظر إلى نفس السيناريو بالضبط لنفس الجزء المصنوع من معدنين مختلفين، فمن المرجح أن يتشقق الحديد الرمادي الهش، في حين أن الحديد المرن أكثر عرضة للانحناء.

يتمتع حديد الدكتايل أيضًا بما يسمى بمقاومة التآكل الممتازة بسبب وجود الجرافيت في الحديد. عندما يحتك شيء ما بالحديد المرن، فإن الحديد المرن يتآكل بشكل أبطأ بكثير من العديد من المعادن الأخرى. ترجع مقاومة التآكل جزئيًا إلى هياكل الجرافيت التي يمكن أن تعمل بشكل مشابه لمواد التشحيم الجافة الموجودة على الحديد.

يبدد الحديد المرن الحرارة بشكل جيد للغاية ويمكن تشكيله بسهولة إلى حد ما، على الرغم من صعوبة التعامل مع الحديد المرن مقارنة بالحديد الزهر الرمادي العادي. الحديد الزهر المرن يخفف الاهتزازات ويصدر صوتًا أفضل بكثير من الفولاذ مما يجعل حديد الدكتايل مناسبًا للاستخدام في الآلات الكبيرة.

ما هو الحديد الدكتايل المستخدم؟

يعد حديد الدكتايل رائعًا للاستخدام حيث تحتاج إلى معدن قوي مقاوم للتآكل. فيما يلي قائمة عينة بالأشياء المصنوعة من الحديد المرن أو التي تحتوي عليه:

الأنابيب والتجهيزات (ما يقرب من 50٪ من حديد الدكتايل المباع في الولايات المتحدة مخصص للأنابيب والتجهيزات)

المحاور

قضبان التوصيل (كما هو الحال في المحركات)

العمود المرفقي

الاسطوانات

ملاقط فرامل قرصية

التروس وصناديق التروس

المساكن والمشعبات

براميل الهيدروستاتيكي

الأسلحة الخامل

الآلات الكبيرة

أدوات الآلة

الاستخدامات العسكرية

قيثارات البيانو (الجزء الذي يحمل أوتار البيانو)

يدعم المغزل

مفاصل التوجيه

أجزاء نظام التعليق

محاور الشاحنات

الصمامات (خاصة صمامات الضغط العالي)

محاور العجلات

نير لنقل الطاقة