ঢালাই লোহার প্রকার, শ্রেণীবিভাগ, রচনা, বৈশিষ্ট্য, চিহ্নিতকরণ এবং প্রয়োগ

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 10:20

আজ মানুষের জীবনের প্রায় এমন কোনো ক্ষেত্র নেই যেখানে ঢালাই লোহা ব্যবহার করা হয় না। এই উপাদানটি মানবজাতির কাছে দীর্ঘকাল ধরে পরিচিত এবং ব্যবহারিক দৃষ্টিকোণ থেকে নিজেকে দুর্দান্তভাবে প্রমাণ করেছে। ঢালাই আয়রন হল বিভিন্ন ধরণের অংশ, সমাবেশ এবং প্রক্রিয়ার ভিত্তি এবং কিছু ক্ষেত্রে এমনকি একটি স্বয়ংসম্পূর্ণ পণ্য যা এটির জন্য নির্ধারিত ফাংশনগুলি সম্পাদন করতে সক্ষম। অতএব, এই নিবন্ধে আমরা এই লোহা-ধারণকারী যৌগটির প্রতি গভীর মনোযোগ দেব। ঢালাই লোহা কী ধরনের, তাদের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যও আমরা খুঁজে বের করব।

সংজ্ঞা

ঢালাই লোহা লোহা এবং কার্বনের একটি সত্যিকারের অনন্য সংকর, যাতে Fe 90% এর বেশি এবং C 6.67% এর বেশি নয়, তবে 2.14% এর কম নয়। এছাড়াও, সিমেন্টাইট বা গ্রাফাইট আকারে ঢালাই লোহাতে কার্বন পাওয়া যায়।

কার্বন খাদকে যথেষ্ট উচ্চ কঠোরতা দেয়, তবে একই সময়ে, এটি নমনীয়তা এবং নমনীয়তা হ্রাস করে। ফলস্বরূপ, ঢালাই লোহা একটি ভঙ্গুর উপাদান। এছাড়াও, ঢালাই আয়রনের নির্দিষ্ট গ্রেডে বিশেষ সংযোজন যুক্ত করা হয়, যা যৌগটিকে নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য দিতে পারে। মিশ্রিত উপাদানগুলির ভূমিকা হতে পারে: নিকেল, ক্রোমিয়াম, ভ্যানাডিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম। ঢালাই লোহার ঘনত্ব সূচক প্রতি ঘনমিটারে 7200 কিলোগ্রাম। যা থেকে এ সিদ্ধান্তে আসা যায়ঢালাই লোহার ওজন একটি সূচক যা ছোট বলা যায় না।

ঐতিহাসিক পটভূমি

লোহা গলানোর কথা অনেক আগে থেকেই মানুষের জানা। সংকর ধাতুর প্রথম উল্লেখ খ্রিস্টপূর্ব ষষ্ঠ শতাব্দীর।

প্রাচীনকালে, চীন মোটামুটি কম গলনাঙ্কের সাথে ঢালাই লোহা তৈরি করত। 14 শতকের দিকে ইউরোপে ঢালাই লোহা উত্পাদিত হতে শুরু করে, যখন ব্লাস্ট ফার্নেস প্রথম ব্যবহার করা হয়েছিল। সেই সময়ে, এই ধরনের লোহার ঢালাই অস্ত্র, শেল, নির্মাণ অংশ তৈরির জন্য ব্যবহৃত হত।

রাশিয়ায়, ঢালাই লোহার উৎপাদন সক্রিয়ভাবে 16 শতকে শুরু হয় এবং তারপর দ্রুত প্রসারিত হয়। পিটার I এর সময়, রাশিয়ান সাম্রাজ্য লোহা উৎপাদনের ক্ষেত্রে বিশ্বের সমস্ত দেশকে বাইপাস করতে সক্ষম হয়েছিল, কিন্তু একশ বছর পরে এটি লৌহঘটিত ধাতুবিদ্যার বাজারে আবার জায়গা হারাতে শুরু করে।

মধ্যযুগ থেকে বিভিন্ন ধরনের শিল্পকর্ম তৈরি করতে ঢালাই লোহা ব্যবহার করা হয়েছে। বিশেষত, 10 শতকে, চীনা প্রভুরা একটি সিংহের সত্যিকারের অনন্য চিত্র নিক্ষেপ করেছিলেন, যার ওজন 100 টন ছাড়িয়ে গিয়েছিল। জার্মানিতে 15 শতক থেকে শুরু করে এবং তার পরে অন্যান্য দেশে ঢালাই লোহা ঢালাই ব্যাপক হয়ে ওঠে। বেড়া, জালি, পার্কের ভাস্কর্য, বাগানের আসবাবপত্র, সমাধির পাথর এটি থেকে তৈরি করা হয়েছিল।

18 শতকের শেষ বছরগুলিতে, লোহা ঢালাই রাশিয়ার স্থাপত্যে সবচেয়ে বেশি জড়িত ছিল। এবং 19 শতককে সাধারণত "কাস্ট আয়রন যুগ" বলা হত, কারণ স্থাপত্যে খাদটি খুব সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হত।

বৈশিষ্ট্য

বিভিন্ন ধরনের আছেঢালাই লোহা, যাইহোক, এই ধাতু যৌগের গড় গলনাঙ্ক প্রায় 1200 ডিগ্রি সেলসিয়াস। এই চিত্রটি ইস্পাত তৈরির জন্য প্রয়োজনীয়তার চেয়ে 250-300 ডিগ্রি কম। এই পার্থক্যটি বরং উচ্চ কার্বন সামগ্রীর সাথে যুক্ত, যা আণবিক স্তরে লোহার পরমাণুর সাথে এর কম ঘনিষ্ঠ বন্ধনের দিকে নিয়ে যায়।

গলানোর সময় এবং পরবর্তী স্ফটিককরণের সময়, ঢালাই লোহাতে থাকা কার্বন সম্পূর্ণরূপে লোহার আণবিক জালিতে প্রবেশ করার সময় পায় না এবং তাই ঢালাই লোহা শেষ পর্যন্ত বেশ ভঙ্গুর হয়ে যায়। এই বিষয়ে, এটি ব্যবহার করা হয় না যেখানে ধ্রুবক গতিশীল লোড থাকে। কিন্তু একই সময়ে, এটি সেই অংশগুলির জন্য চমৎকার যেগুলির শক্তির জন্য প্রয়োজনীয়তা বৃদ্ধি পেয়েছে৷

উৎপাদন প্রযুক্তি

একদম সব ধরনের ঢালাই লোহা একটি বিস্ফোরণ চুল্লিতে উত্পাদিত হয়। আসলে, গলানোর প্রক্রিয়া নিজেই একটি বরং শ্রমসাধ্য ক্রিয়াকলাপ যার জন্য গুরুতর উপাদান বিনিয়োগ প্রয়োজন। এক টন পিগ আয়রনের জন্য প্রায় 550 কিলোগ্রাম কোক এবং প্রায় এক টন জল প্রয়োজন। চুল্লিতে লোড করা আকরিকের পরিমাণ লোহার সামগ্রীর উপর নির্ভর করবে। প্রায়শই, আকরিক ব্যবহার করা হয়, যার মধ্যে লোহা কমপক্ষে 70%। উপাদানটির একটি কম ঘনত্ব অবাঞ্ছিত, কারণ এটি ব্যবহার করা অপ্রয়োজনীয় হবে৷

প্রথম পর্যায়ে উৎপাদন

গলানো লোহা নিম্নরূপ। প্রথমত, আকরিক চুল্লিতে ঢেলে দেওয়া হয়, সেইসাথে কোকিং কয়লা গ্রেড, যা চুল্লি শ্যাফ্টের ভিতরে প্রয়োজনীয় তাপমাত্রাকে চাপ দিতে এবং বজায় রাখতে কাজ করে। উপরন্তু, দহন প্রক্রিয়া চলাকালীন এই পণ্যগুলি সক্রিয়ভাবে চলমান রাসায়নিক বিক্রিয়ায় জড়িতআয়রন কমানোর এজেন্টের ভূমিকা।

একই সময়ে, একটি ফ্লাক্স চুল্লিতে লোড করা হয়, যা একটি অনুঘটক হিসাবে কাজ করে। এটি শিলাগুলিকে দ্রুত গলতে সাহায্য করে, যা লোহার মুক্তিকে উৎসাহিত করে৷

এটা লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে আকরিক চুল্লিতে লোড করার আগে একটি বিশেষ প্রাক-চিকিত্সা করা হয়। এটি একটি পেষণকারী উদ্ভিদে চূর্ণ করা হয় (ছোট কণাগুলি দ্রুত গলে যায়)। তারপর ধাতব-মুক্ত কণা অপসারণের জন্য এটি ধুয়ে ফেলা হয়। এর পরে, কাঁচামাল গুলি করা হয়, এর কারণে সালফার এবং অন্যান্য বিদেশী উপাদানগুলি এটি থেকে সরানো হয়।

উৎপাদনের দ্বিতীয় পর্যায়

প্রাকৃতিক গ্যাস বিশেষ বার্নারের মাধ্যমে লোড করা এবং অপারেশনের জন্য প্রস্তুত চুল্লিতে সরবরাহ করা হয়। কোক কাঁচামাল গরম করে। এই ক্ষেত্রে, কার্বন নির্গত হয়, যা অক্সিজেনের সাথে মিলিত হয় এবং একটি অক্সাইড গঠন করে। এই অক্সাইড পরবর্তীকালে আকরিক থেকে লোহা পুনরুদ্ধারে অংশ নেয়। উল্লেখ্য, চুল্লিতে গ্যাসের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার হ্রাস পায় এবং একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে পৌঁছালে তা সম্পূর্ণভাবে বন্ধ হয়ে যায়।

অতিরিক্ত কার্বন গলে যায় এবং লোহার সাথে মিলিত হয়, অবশেষে ঢালাই লোহা তৈরি করে। গলিত না হওয়া সমস্ত উপাদানগুলি পৃষ্ঠে রয়েছে এবং অবশেষে সরানো হয়েছে। এই বর্জ্যকে স্ল্যাগ বলা হয়। এটি অন্যান্য উপকরণ উত্পাদন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এইভাবে প্রাপ্ত ঢালাই লোহার প্রকারগুলিকে ফাউন্ড্রি এবং পিগ আয়রন বলা হয়।

পার্থক্য

ঢালাই লোহার আধুনিক শ্রেণীবিভাগ এই সংকর ধাতুগুলিকে নিম্নলিখিত প্রকারে বিভাজনের জন্য প্রদান করে:

• সাদা।
• অর্ধেক।
• ফ্লেক গ্রাফাইটের সাথে ধূসর।
• উচ্চ শক্তি নোডুলার গ্রাফাইট।
• নমনীয়।

আসুন প্রতিটিকে আলাদা করে দেখি।

সাদা ঢালাই লোহা

এই ঢালাই লোহা এমন একটি যার মধ্যে প্রায় সমস্ত কার্বন রাসায়নিকভাবে আবদ্ধ। যান্ত্রিক প্রকৌশলে, এই খাদটি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় না, কারণ এটি শক্ত, তবে খুব ভঙ্গুর। এছাড়াও, এটি বিভিন্ন কাটিয়া সরঞ্জাম দিয়ে মেশিন করা যায় না, এবং সেইজন্য ঢালাই অংশগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যেগুলির কোনও প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয় না। যদিও এই ধরনের ঢালাই লোহা ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম চাকার সঙ্গে নাকাল অনুমতি দেয়. সাদা ঢালাই লোহা সাধারণ এবং alloyed উভয় হতে পারে। একই সময়ে, ঢালাই করা অসুবিধা সৃষ্টি করে, যেহেতু এটি শীতল বা গরম করার সময় বিভিন্ন ফাটল গঠনের সাথে থাকে এবং ঢালাই বিন্দুতে গঠনের ভিন্নতার কারণেও হয়।

সাদা পরিধান-প্রতিরোধী ঢালাই লোহা দ্রুত শীতল হওয়ার সময় একটি তরল সংকর ধাতুর প্রাথমিক স্ফটিককরণ দ্বারা প্রাপ্ত হয়। এগুলি সাধারণত শুষ্ক ঘর্ষণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য (যেমন ব্রেক প্যাড) বা পরিধান এবং তাপ প্রতিরোধের বৃদ্ধি (ঘূর্ণায়মান মিল রোলস) সহ অংশগুলির উত্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়।

যাইহোক, সাদা ঢালাই লোহা এর নাম পেয়েছে এই কারণে যে এর ফ্র্যাকচারের চেহারাটি একটি হালকা-স্ফটিক, উজ্জ্বল পৃষ্ঠ। এই ঢালাই লোহার গঠন লেডিবুরাইট, পার্লাইট এবং সেকেন্ডারি সিমেন্টাইটের সংমিশ্রণ। যদি এই ঢালাই লোহা সংকরিত হয়, তাহলে পার্লাইটে রূপান্তরিত হয়ট্রোস্টাইট, অস্টিনাইট বা মার্টেনসাইট।

অর্ধেক ঢালাই লোহা

এই ধরনের ধাতব খাদ উল্লেখ না করে ঢালাই লোহার শ্রেণিবিন্যাস অসম্পূর্ণ হবে।

এই ঢালাই লোহাটির গঠনে কার্বাইড ইউটেক্টিকস এবং গ্রাফাইটের সংমিশ্রণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। সাধারণভাবে, পূর্ণাঙ্গ কাঠামোর নিম্নলিখিত ফর্ম রয়েছে: গ্রাফাইট, পার্লাইট, লেডেবুরাইট। যদি ঢালাই লোহা তাপ চিকিত্সা বা অ্যালোয়িংয়ের শিকার হয়, তাহলে এটি অস্টেনাইট, মার্টেনসাইট বা অ্যাসিকুলার ট্রুস্টাইট গঠনের দিকে পরিচালিত করবে।

এই ধরনের ঢালাই লোহা বেশ ভঙ্গুর, তাই এর ব্যবহার খুবই সীমিত। খাদটি নিজেই এর নাম পেয়েছে কারণ এর ফ্র্যাকচারটি স্ফটিক কাঠামোর অন্ধকার এবং হালকা অংশের সংমিশ্রণ।

সবচেয়ে সাধারণ প্রকৌশল উপাদান

গ্রে কাস্ট আয়রন GOST 1412-85-এ প্রায় 3.5% কার্বন, 1.9 থেকে 2.5% সিলিকন, 0.8% পর্যন্ত ম্যাঙ্গানিজ, 0.3% পর্যন্ত ফসফরাস এবং 0, 12% সালফারের কম।

এই ধরনের ঢালাই লোহার গ্রাফাইটের একটি লেমেলার আকৃতি রয়েছে। এটির বিশেষ পরিবর্তনের প্রয়োজন নেই।

গ্রাফাইট প্লেটগুলির একটি শক্তিশালী দুর্বল প্রভাব রয়েছে এবং তাই ধূসর ঢালাই লোহা খুব কম প্রভাব শক্তি এবং প্রসারণের প্রায় সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি (0.5% এর কম) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

ধূসর ঢালাই লোহা ভালভাবে মেশিন করা হয়। খাদ গঠন নিম্নরূপ হতে পারে:

• ফেরাইট-গ্রাফাইট।
• ফেরাইট-পার্লাইট-গ্রাফাইট।
• পার্লাইট-গ্রাফাইট।

ধূসর কাস্ট আয়রন টেনশনের চেয়ে কমপ্রেশনে অনেক ভালো কাজ করে। সেওঝালাই বেশ ভাল, কিন্তু এর জন্য প্রিহিটিং প্রয়োজন, এবং সিলিকন এবং কার্বনের উচ্চ সামগ্রী সহ বিশেষ ঢালাই লোহার রডগুলি ফিলার উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা উচিত। প্রিহিটিং ছাড়া, ঢালাই করা কঠিন হবে কারণ ঢালাই করা লোহা ঢালাই এলাকায় ব্লিচ করবে।

ধূসর ঢালাই লোহা এমন অংশ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় যা শক লোডিং ছাড়াই কাজ করে (পুলি, কভার, বিছানা)।

এই ঢালাই লোহার উপাধি নিম্নলিখিত নীতি অনুসারে ঘটে: SCH 25-52। দুটি অক্ষর নির্দেশ করে যে এটি ধূসর ঢালাই আয়রন, 25 নম্বরটি প্রসার্য শক্তির সূচক (MPa বা kgf/mm 2), 52 নম্বরটি এই মুহূর্তে প্রসার্য শক্তি নমনের।

নমনীয় লোহা

নোডুলার ঢালাই লোহা তার অন্যান্য "ভাইদের" থেকে মৌলিকভাবে আলাদা কারণ এতে নোডুলার গ্রাফাইট রয়েছে। এটি তরল খাদ মধ্যে বিশেষ সংশোধক (Mg, Ce) প্রবর্তন দ্বারা প্রাপ্ত করা হয়. গ্রাফাইট অন্তর্ভুক্তির সংখ্যা এবং তাদের রৈখিক মাত্রা ভিন্ন হতে পারে।

গোলকীয় গ্রাফাইট সম্পর্কে ভাল কি? সত্য যে এই ধরনের একটি ফর্ম ধাতব ভিত্তিকে ন্যূনতমভাবে দুর্বল করে দেয়, যা ঘুরেফিরে, মুক্তা, ফেরিটিক বা মুক্তা-ফেরিটিক হতে পারে।

তাপ চিকিত্সা বা অ্যালোয়িং ব্যবহারের কারণে, ঢালাই আয়রন বেস অ্যাসিকুলার-ট্রোস্টাইট, মার্টেনসিটিক, অস্টেনিটিক হতে পারে।

নমনীয় লোহার গ্রেডগুলি আলাদা, তবে সাধারণভাবে, এর উপাধি নিম্নরূপ: VCh 40-5। এটি অনুমান করা সহজ যে এইচএফ উচ্চ-শক্তি ঢালাই লোহা, সংখ্যা 40 একটি সূচকপ্রসার্য শক্তি (kgf/mm2), সংখ্যা 5 প্রসারণের সাথে আপেক্ষিক, শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয়৷

নমনীয় লোহা

নমনীয় লোহার গঠন হল গ্রাফাইটের উপস্থিতি ফ্ল্যাকি বা গোলাকার আকারে। একই সময়ে, ফ্ল্যাকি গ্রাফাইটের বিভিন্ন সূক্ষ্মতা এবং কম্প্যাক্টনেস থাকতে পারে, যার ফলস্বরূপ, ঢালাই লোহার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর সরাসরি প্রভাব পড়ে৷

ইন্ডাস্ট্রিয়াল নমনীয় লোহা প্রায়ই ফেরিটিক বেস দিয়ে উত্পাদিত হয়, যা অধিক নমনীয়তা প্রদান করে।

ফেরিটিক নমনীয় লোহার ফ্র্যাকচার চেহারা একটি কালো মখমল চেহারা আছে। কাঠামোতে পার্লাইটের পরিমাণ যত বেশি হবে, ফ্র্যাকচার তত হালকা হবে।

সাধারণত, 800-950 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত চুল্লিতে দীর্ঘক্ষণ স্তব্ধ থাকার কারণে সাদা লোহার ঢালাই থেকে নমনীয় লোহা পাওয়া যায়।

আজ, নমনীয় লোহা তৈরির দুটি উপায় রয়েছে: ইউরোপীয় এবং আমেরিকান৷

আমেরিকান পদ্ধতি হল 800-850 ডিগ্রী তাপমাত্রায় বালির মধ্যে মিশ্র ধাতুকে স্তব্ধ করা। এই প্রক্রিয়ায়, গ্রাফাইট বিশুদ্ধ লোহার দানার মধ্যে অবস্থিত। ফলস্বরূপ, ঢালাই লোহা সান্দ্র হয়ে যায়।

ইউরোপীয় পদ্ধতিতে, ঢালাই লোহা আকরিকের মধ্যে ক্ষয়ে যাচ্ছে। একই সময়ে তাপমাত্রা প্রায় 850-950 ডিগ্রি সেলসিয়াস। কার্বন লোহা আকরিকের মধ্যে যায়, যার কারণে ঢালাইয়ের পৃষ্ঠের স্তরটি ডিকারবারাইজড হয় এবং নরম হয়ে যায়। ঢালাই লোহা নমনীয় হয়ে যায়, যখন কোর ভঙ্গুর থাকে।

নমনীয় লোহার চিহ্নিতকরণ: KCh 40-6, যেখানে KCh অবশ্যই, নমনীয় লোহা; 40 - প্রসার্য শক্তি সূচক;6 – প্রসারণ, %.

অন্যান্য সূচক

শক্তি দ্বারা ঢালাই লোহা বিভাজনের জন্য, নিম্নলিখিত শ্রেণীবিভাগ এখানে প্রয়োগ করা হয়েছে:

• সাধারণ শক্তি: σv পর্যন্ত 20 kg/mm2.
• বর্ধিত শক্তি: σv=20 - 38 kg/mm2.
• উচ্চ শক্তি: σv=40 kg/mm2 এবং তার উপরে।

নমনীয়তা অনুসারে, ঢালাই লোহাকে ভাগ করা হয়:

• অনমনীয় - ১% এর কম প্রসারণ।
• নিম্ন প্লাস্টিক - 1% থেকে 5% পর্যন্ত।
• প্লাস্টিক - 5% থেকে 10% পর্যন্ত।
• বর্ধিত প্লাস্টিকতা - 10% এর বেশি।

উপসংহারে, আমি এটাও লক্ষ করতে চাই যে যে কোনও ঢালাই লোহার বৈশিষ্ট্যগুলি ঢালার আকৃতি এবং প্রকৃতির দ্বারাও বেশ উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত হয়৷