ঢালাই লোহা2% এর বেশি কার্বন সামগ্রী সহ লোহা-কার্বন সংকর ধাতুগুলির একটি গ্রুপ।তুলনামূলকভাবে কম গলিত তাপমাত্রা থেকে এর উপযোগিতা পাওয়া যায়।ফ্র্যাকচারের সময় খাদ উপাদানগুলি এর রঙকে প্রভাবিত করে: সাদা ঢালাই লোহাতে কার্বাইডের অমেধ্য রয়েছে যা ফাটলগুলিকে সরাসরি দিয়ে যেতে দেয়, ধূসর ঢালাই লোহাতে গ্রাফাইট ফ্লেক্স থাকে যা একটি পাসিং ফাটলকে বিচ্যুত করে এবং উপাদান ভেঙ্গে যাওয়ার সাথে সাথে অসংখ্য নতুন ফাটল শুরু করে এবং নমনীয় ঢালাই লোহা গোলাকার হয় গ্রাফাইট "নোডুলস" যা ফাটলকে আরও অগ্রগতি থেকে আটকায়।

1.8 থেকে 4 wt% পর্যন্ত কার্বন (C) এবং সিলিকন (Si) 1–3 wt%, ঢালাই লোহার প্রধান সংকর উপাদান।কম কার্বন সামগ্রী সহ লোহার সংকর ধাতু ইস্পাত নামে পরিচিত।

ঢালাই লোহা ভঙ্গুর হতে থাকে, নমনীয় ঢালাই লোহা ছাড়া।তুলনামূলকভাবে কম গলনাঙ্ক, ভালো তরলতা, কাস্টবিলিটি, চমৎকার মেশিনিবিলিটি, বিকৃতির প্রতিরোধ এবং পরিধান প্রতিরোধের কারণে, ঢালাই লোহাগুলি বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন সহ একটি ইঞ্জিনিয়ারিং উপাদানে পরিণত হয়েছে এবং পাইপ, মেশিন এবং সিলিন্ডারের মতো স্বয়ংচালিত শিল্পের অংশগুলিতে ব্যবহৃত হয়। হেড, সিলিন্ডার ব্লক এবং গিয়ারবক্স কেস।এটি অক্সিডেশন দ্বারা ক্ষতি প্রতিরোধী।

প্রাচীনতম ঢালাই-লোহার নিদর্শনগুলি খ্রিস্টপূর্ব ৫ম শতাব্দীর, এবং প্রত্নতাত্ত্বিকরা এখন চীনের জিয়াংসুতে আবিষ্কৃত হয়েছে।ঢালাই লোহা প্রাচীন চীনে যুদ্ধ, কৃষি এবং স্থাপত্যের জন্য ব্যবহৃত হত।15 শতকের সময়, ঢালাই লোহা কামানের জন্য ব্যবহৃত হয় ফ্রান্সের বারগান্ডিতে এবং সংস্কারের সময় ইংল্যান্ডে।কামানের জন্য ব্যবহৃত ঢালাই লোহার পরিমাণে বড় আকারের উৎপাদনের প্রয়োজন হয়। প্রথম ঢালাই-লোহা সেতুটি 1770-এর দশকে আব্রাহাম ডার্বি III দ্বারা নির্মিত হয়েছিল এবং এটি ইংল্যান্ডের শ্রপশায়ারে দ্য আয়রন ব্রিজ নামে পরিচিত।ভবন নির্মাণেও ঢালাই লোহা ব্যবহার করা হতো।

মিশ্র উপাদান

ঢালাই লোহার বৈশিষ্ট্য বিভিন্ন সংকর উপাদান, বা সংকর যোগ করে পরিবর্তিত হয়।কার্বনের পাশে, সিলিকন সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ খাদ কারণ এটি কার্বনকে দ্রবণ থেকে বের করে দেয়।সিলিকনের একটি কম শতাংশ কার্বনকে দ্রবণে থাকতে দেয় যা আয়রন কার্বাইড তৈরি করে এবং সাদা ঢালাই আয়রন তৈরি করে।সিলিকনের একটি উচ্চ শতাংশ কার্বনকে গ্রাফাইট গঠনের দ্রবণ থেকে বের করে দেয় এবং ধূসর ঢালাই আয়রন তৈরি করে।অন্যান্য অ্যালোয়িং এজেন্ট, ম্যাঙ্গানিজ, ক্রোমিয়াম, মলিবডেনাম, টাইটানিয়াম এবং ভ্যানাডিয়াম সিলিকনকে প্রতিহত করে, কার্বন ধারণ করতে এবং সেই কার্বাইডগুলির গঠনকে উৎসাহিত করে।নিকেল এবং তামা শক্তি বৃদ্ধি, এবং machinability, কিন্তু গঠিত গ্রাফাইট পরিমাণ পরিবর্তন না.গ্রাফাইট আকারে কার্বন নরম লোহাতে পরিণত হয়, সংকোচন হ্রাস করে, শক্তি হ্রাস করে এবং ঘনত্ব হ্রাস করে।সালফার, যখন উপস্থিত থাকে তখন মূলত একটি দূষক, আয়রন সালফাইড গঠন করে, যা গ্রাফাইট গঠনে বাধা দেয় এবং কঠোরতা বাড়ায়।সালফারের সমস্যা হল এটি গলিত ঢালাই লোহাকে সান্দ্র করে তোলে, যা ত্রুটি সৃষ্টি করে।সালফারের প্রভাব মোকাবেলা করার জন্য, ম্যাঙ্গানিজ যোগ করা হয় কারণ দুটি আয়রন সালফাইডের পরিবর্তে ম্যাঙ্গানিজ সালফাইডে পরিণত হয়।ম্যাঙ্গানিজ সালফাইড গলে যাওয়ার চেয়ে হালকা, তাই এটি গলে যাওয়া থেকে এবং স্ল্যাগে ভাসতে থাকে।সালফার নিরপেক্ষ করার জন্য প্রয়োজনীয় ম্যাঙ্গানিজের পরিমাণ হল 1.7 × সালফার সামগ্রী + 0.3%।যদি এই পরিমাণের বেশি ম্যাঙ্গানিজ যোগ করা হয়, তাহলে ম্যাঙ্গানিজ কার্বাইড তৈরি হয়, যা ধূসর লোহা ব্যতীত কঠোরতা এবং ঠান্ডা বাড়ায়, যেখানে 1% পর্যন্ত ম্যাঙ্গানিজ শক্তি এবং ঘনত্ব বাড়ায়।

নিকেল হল সবচেয়ে সাধারণ অ্যালোয়িং উপাদানগুলির মধ্যে একটি কারণ এটি পার্লাইট এবং গ্রাফাইট গঠনকে পরিমার্জিত করে, দৃঢ়তা উন্নত করে এবং অংশের পুরুত্বের মধ্যে কঠোরতার পার্থক্যকে সমান করে।বিনামূল্যে গ্রাফাইট কমাতে, ঠাণ্ডা তৈরি করতে এবং এটি একটি শক্তিশালী কার্বাইড স্টেবিলাইজার হওয়ার জন্য ক্রোমিয়াম অল্প পরিমাণে যোগ করা হয়;নিকেল প্রায়ই একযোগে যোগ করা হয়.0.5% ক্রোমিয়ামের বিকল্প হিসাবে অল্প পরিমাণ টিন যোগ করা যেতে পারে।ঠাণ্ডা কমাতে, গ্রাফাইটকে পরিমার্জিত করতে এবং তরলতা বাড়াতে 0.5-2.5% ক্রমানুসারে কপার বা চুল্লিতে যোগ করা হয়।গ্রাফাইট এবং পার্লাইট গঠনকে ঠাণ্ডা বাড়াতে এবং পরিমার্জিত করতে 0.3-1% ক্রমানুসারে মলিবডেনাম যোগ করা হয়;এটি প্রায়শই নিকেল, তামা এবং ক্রোমিয়ামের সাথে যোগ করা হয় যাতে উচ্চ শক্তির লোহা তৈরি হয়।টাইটানিয়াম একটি degasser এবং deoxidizer হিসাবে যোগ করা হয়, কিন্তু এটি তরলতা বৃদ্ধি.0.15-0.5% ভ্যানাডিয়াম ঢালাই আয়রনে যোগ করা হয় সিমেন্টাইটকে স্থিতিশীল করতে, কঠোরতা বাড়াতে এবং পরিধান ও তাপের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে।0.1-0.3% জিরকোনিয়াম গ্রাফাইট গঠন, ডিঅক্সিডাইজ করতে এবং তরলতা বাড়াতে সাহায্য করে।

নমনীয় লোহা গলে, বিসমাথ যোগ করা হয়, 0.002-0.01% স্কেলে, কতটা সিলিকন যোগ করা যেতে পারে তা বাড়াতে।সাদা লোহাতে, নমনীয় লোহা উৎপাদনে সাহায্য করার জন্য বোরন যোগ করা হয়;এটি বিসমাথের মোটা হওয়ার প্রভাবও হ্রাস করে।

ধূসর পেটা লোহা

ধূসর ঢালাই লোহা এর গ্রাফিটিক মাইক্রোস্ট্রাকচার দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যার কারণে উপাদানের ফাটল ধূসর চেহারার হয়।এটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ঢালাই লোহা এবং ওজনের উপর ভিত্তি করে সর্বাধিক ব্যবহৃত ঢালাই উপাদান।বেশিরভাগ ঢালাই লোহার রাসায়নিক গঠন থাকে 2.5-4.0% কার্বন, 1-3% সিলিকন এবং অবশিষ্ট লোহা।ধূসর ঢালাই লোহার ইস্পাতের তুলনায় কম প্রসার্য শক্তি এবং শক প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, তবে এর সংকোচনের শক্তি নিম্ন- এবং মাঝারি-কার্বন ইস্পাতের সাথে তুলনীয়।এই যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি মাইক্রোস্ট্রাকচারে উপস্থিত গ্রাফাইট ফ্লেকের আকার এবং আকৃতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় এবং ASTM দ্বারা প্রদত্ত নির্দেশিকা অনুসারে চিহ্নিত করা যেতে পারে।

সাদা ঢালাই লোহা

সাদা ঢালাই লোহা সিমেন্টাইট নামক একটি আয়রন কার্বাইড অবক্ষেপণের কারণে সাদা ফাটলযুক্ত পৃষ্ঠ প্রদর্শন করে।কম সিলিকন সামগ্রী (গ্রাফিটাইজিং এজেন্ট) এবং দ্রুত শীতল করার হার সহ, সাদা ঢালাই লোহার কার্বন মেটাস্টেবল ফেজ সিমেন্টাইট হিসাবে গলে বেরিয়ে যায়, Fe₃সি, গ্রাফাইটের পরিবর্তে।গলে যাওয়া সিমেন্টাইট অপেক্ষাকৃত বড় কণার আকার ধারণ করে।আয়রন কার্বাইড নিক্ষিপ্ত হওয়ার সাথে সাথে, এটি মূল গলিত থেকে কার্বন প্রত্যাহার করে, মিশ্রণটিকে ইউটেক্টিকের কাছাকাছি একটি দিকে নিয়ে যায় এবং অবশিষ্ট পর্যায়টি নিম্ন আয়রন-কার্বন অস্টেনাইট (যা ঠান্ডা হলে মার্টেনসাইটে রূপান্তরিত হতে পারে)।এই ইউটেটিক কার্বাইডগুলি বৃষ্টিপাতের শক্তকরণের সুবিধা প্রদানের জন্য অনেক বেশি বড় (যেমন কিছু স্টিলের ক্ষেত্রে, যেখানে অনেক ছোট সিমেন্টাইট অবক্ষেপণ বিশুদ্ধ আয়রন ফেরাইট ম্যাট্রিক্সের মাধ্যমে স্থানচ্যুতিকে বাধা দিয়ে [প্লাস্টিকের বিকৃতি] বাধা দিতে পারে)।বরং, তারা ঢালাই লোহার বাল্ক কঠোরতা বৃদ্ধি করে কেবল তাদের নিজস্ব খুব উচ্চ কঠোরতা এবং তাদের যথেষ্ট ভলিউম ভগ্নাংশের কারণে, যাতে বাল্ক কঠোরতা মিশ্রণের নিয়ম দ্বারা আনুমানিক করা যেতে পারে।যাই হোক না কেন, তারা কঠোরতার খরচে কঠোরতা অফার করে।যেহেতু কার্বাইড উপাদানের একটি বড় ভগ্নাংশ তৈরি করে, তাই সাদা ঢালাই লোহা যুক্তিসঙ্গতভাবে একটি সার্মেট হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।সাদা লোহা অনেক কাঠামোগত উপাদানে ব্যবহারের জন্য খুব ভঙ্গুর, কিন্তু ভাল কঠোরতা এবং ঘর্ষণ প্রতিরোধের এবং তুলনামূলকভাবে কম খরচে, এটি স্লারি পাম্পের পরিধান পৃষ্ঠের (ইম্পেলার এবং ভলিউট), শেল লাইনার এবং বলের মধ্যে লিফটার বারগুলির মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা হয়। কল এবং অটোজেনাস গ্রাইন্ডিং মিল, কয়লা পাল্ভারাইজারে বল এবং রিং এবং ব্যাকহোর খনন বালতির দাঁত (যদিও এই প্রয়োগের জন্য ঢালাই মাঝারি কার্বন মার্টেনসিটিক ইস্পাত বেশি সাধারণ)।

সাদা ঢালাই লোহার মতো গলে শক্ত করার জন্য পুরু ঢালাইকে দ্রুত ঠান্ডা করা কঠিন।যাইহোক, দ্রুত শীতল হওয়া সাদা ঢালাই লোহার একটি খোসাকে শক্ত করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, যার পরে অবশিষ্টাংশ ধীরে ধীরে ঠান্ডা হয়ে ধূসর ঢালাই লোহার একটি কোর তৈরি করে।ফলে ঢালাই, একটি বলা হয়ঠান্ডা ঢালাই, কিছুটা শক্ত অভ্যন্তর সহ একটি শক্ত পৃষ্ঠের সুবিধা রয়েছে।

উচ্চ-ক্রোমিয়াম সাদা লোহার মিশ্রণগুলি বিশাল ঢালাই (উদাহরণস্বরূপ, একটি 10-টন ইম্পেলার) বালি ঢালাই করার অনুমতি দেয়, কারণ ক্রোমিয়াম উপাদানের বৃহত্তর পুরুত্বের মাধ্যমে কার্বাইড তৈরি করার জন্য প্রয়োজনীয় শীতল হার হ্রাস করে।ক্রোমিয়াম চিত্তাকর্ষক ঘর্ষণ প্রতিরোধের সাথে কার্বাইডও উত্পাদন করে।এই উচ্চ-ক্রোমিয়াম খাদগুলি ক্রোমিয়াম কার্বাইডের উপস্থিতির জন্য তাদের উচ্চতর কঠোরতাকে দায়ী করে।এই কার্বাইডগুলির প্রধান রূপ হল ইউটেটিক বা প্রাথমিক এম₇C₃কার্বাইড, যেখানে "M" লোহা বা ক্রোমিয়ামের প্রতিনিধিত্ব করে এবং খাদ এর গঠনের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হতে পারে।ইউটেটিক কার্বাইডগুলি ফাঁপা ষড়ভুজ রডের বান্ডিল হিসাবে গঠন করে এবং ষড়ভুজ বেসাল সমতলে লম্বভাবে বৃদ্ধি পায়।এই কার্বাইডগুলির কঠোরতা 1500-1800HV এর মধ্যে।

নমনীয় ঢালাই লোহা

নমনীয় লোহা একটি সাদা লোহার ঢালাই হিসাবে শুরু হয় যা তারপর প্রায় 950 °C (1,740 °F) তাপমাত্রায় এক বা দুই দিনের জন্য তাপ চিকিত্সা করা হয় এবং তারপর এক বা দুই দিনের মধ্যে ঠান্ডা করা হয়।ফলস্বরূপ, আয়রন কার্বাইডের কার্বন গ্রাফাইট এবং ফেরাইট প্লাস কার্বন (অস্টেনাইট) এ রূপান্তরিত হয়।ধীর প্রক্রিয়াটি পৃষ্ঠের টানকে গ্রাফাইটকে ফ্লেক্সের পরিবর্তে গোলকীয় কণাতে গঠন করতে দেয়।তাদের নিম্ন আকৃতির অনুপাতের কারণে, স্পেরয়েডগুলি তুলনামূলকভাবে ছোট এবং একে অপরের থেকে অনেক দূরে, এবং একটি প্রচারকারী ফাটল বা ফোনন-এর তুলনায় একটি নিম্ন ক্রস বিভাগ রয়েছে।ফ্লেক্সের বিপরীতে তাদের ভোঁতা সীমানাও রয়েছে, যা ধূসর ঢালাই আয়রনে পাওয়া স্ট্রেস ঘনত্বের সমস্যাগুলিকে উপশম করে।সাধারণভাবে, নমনীয় ঢালাই লোহার বৈশিষ্ট্যগুলি হালকা ইস্পাতের মতো।সাদা ঢালাই লোহা থেকে তৈরি হওয়ায় নমনীয় লোহাতে একটি অংশ কতটা বড় হতে পারে তার একটি সীমা রয়েছে।

নমনীয় ঢালাই লোহা