چدن چیست و انواع آن

<h2>آهن، فولاد، چدن</h2> <p>آهن، فولاد و چدن نام هایی هستند که احتمالا در صنعت بسیار با آنها برخورد کرده اید. در بسیاری از موارد نیز ممکن است به دلیل عدم شناخت درست در خصوص ویژگی های هر کدام از این مواد نام آن ها به جای یکدیگر به کار برده شود در حالی که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی و کاربرد آهن و چدن و فولاد با هم متفاوت هستند. در واقع چدن و فولاد آلیاژهای آهن هستند که عمده تفاوت آن ها در میزان کربنی ست که در ساختار آن ها وجود دارد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تفاوت چدن و فولاد کربنی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1640851938170.jpg" alt="تفاوت چدن و فولاد کربنی"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - چدن و فولاد کربنی</p> <p>هم چدن و هم فولاد از آلیاژهای بسیار پرکاربرد فولاد هستند به گونه ای که اگر اطراف خود را نگاه کنیم حتما نشانه هایی از هر دوی آنها در زندگی روزمره ی خود خواهیم یافت.</p> <p>اما تفاوت آهن و فولاد و چدن چیست و هر کدام چه ویژگی ها و چه کاربردهایی دارند؟ برای کسب اطلاعات بیشتر در این خصوص تا انتهای این مقاله با مدیران آهن همراه باشید.</p> <p><strong>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li>چدن چیست؟</li> <li>ویژگی های چدن</li> <li>عناصر موجود در چدن</li> <li>انواع چدن</li> </ul> <h2>فلز چدن چیست؟</h2> <p><span id="castiron"></span>چدن نیز مانند فولاد آلیاژی از آهن است و تفاوت آن با فولاد در این است که درصد کربن بیشتری دارد. در حالی که میزان کربن فولاد کمتر از 2 درصد است چدن معمولی بین 2 تا 3.5 درصد کربن داد. از دیگر عناصری که در ساختار چدن به کار رفته است سیلیسیم است که بین 1 تا 3 درصد از وزن چدن را تشکیل می دهد. وجود کربن بیشتر باعث شده است که چدن از نظر ویژگی های فیزیکی و کاربرد بسیار متفاوت از فولاد باشد.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: تفاوت فولاد و آهن</p> </blockquote> <h2>ویژگی های چدن</h2> <p><span id="char"></span>وجود کربن بالا مزایا و معایبی را برای چدن به همراه دارد که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.</p> <h3>مزایای چدن</h3> <ul> <li>سختی بسیار بالا</li> <li>نوسانگیر خوب</li> <li>مقاومت بالا در برابر ساییدگی</li> <li>قابلیت تراش بالا</li> <li>حساسیت کم در برابر ترک</li> </ul> <h3>معایت چدن&nbsp;</h3> <ul> <li>استحکام کششی بسیار کم</li> <li>شکننده بودن</li> <li>کشیدگی بسیار کم</li> </ul> <h2>عناصر موجود در چدن</h2> <p><span id="element"></span>عنصر پایه در چدن آهن است و پس از آن مهمترین عناصری که در آن به کار رفته است کربن و سیلیسیم است. وجود درصد کم سیلیسیم باعث می شود تا کربن به حالت محلول باقی بماند و کاربید آهن را تشکیل بدهد که باعث تولید چدن سفید می شود. درصد بالای سیلیسیم باعث می شود که کربن از حالت محلول خارج شود و گرافیت تشکیل شود و چدن خاکستری به وجود بیاید. سایر عناصر مانند منگنز، کروم، مولبیدیم، تیتانیوم و وانادیوم بر خلاف سیلیسیم باعث ماندگاری کربن و تشکیل کاربید می شوند. نیکل و مس استحکام و قابلیت ماشین کاری را افزایش می دهند اما مقدار گرافیت تشکیل شده را تغییر نمی دهند. کربن در حالت گرافیت باعث شکل گیری آلیاژ اهن نرم تری می شود و چگالی و استحکام را کاهش میدهد. گوگرد باعث ایجاد سولفید آهن می شود که از شکل گیری گرافیت جلوگیری می کند و سختی را افزایش میدهد. مشکل گوگرد&nbsp; این است که چدن مذاب را ویسکوز (چسبنده) می کند. برای از بین بردن اثر گوگرد از منگنز استفاده می شود چرا که منگنز و گوگرد با هم ترکیب شده و سولفید منگنز را تشکیل میدهند که جایگزین گوگرد می شود. سولفید منگنز سبک است و پس از ذوب چدن به صورت سرباره از آن جدا می شود.</p> <p>نیکل یکی دیگر از عناصر آلیاژی متداول است که ساختار گرافیت و پرلیت را پالایش کرده و میزان سختی را اصلاح می کند. کروم نیز در مقادیر کم به چدن اضافه می شود که مقدار گرافیت آزاد را کم می کند.</p> <p>عناصر دیگری مانند مولیبدیوم، تیتانیوم، زیرکونیم، وانادیوم، بیسموت، مس و قلع نیز ممکن است در مقادیر کم به چدن اضافه شودکه هر کدام اثرات مختلفی بر ساختار چدن دارند.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: تاریخچه ی صفر تا صد تولید فولاد و آهن</p> </blockquote> <h2>انواع چدن</h2> <p><span id="type"></span>چدن ها با توجه به میزان عنصری که در آن به کار رفته است و همچنین با توجه به روش تولید به انواع مختلفی تقسیم بندی می شود که در ادامه به هر کدام از آن ها اشاره خواهد شد.</p> <h3>چدن سفید</h3> <p>در چدن سفید تمام کربن موجود به صورت کاربیدآهن در آماده است که این مساله می تواند به دلیل ترکیب شیمیایی عناصر موجود در چدن یا سرعت سرد کردن آن باشد. چدن سفید به دلیل رنگ براق سطح مقطع آن به این نام شناخته می شود.</p> <p>چدن سفید سختی بالایی دارد و از استحکام فشاری زیادی نیز برخوردار است اما مقاومت آن در برابر ضربه پایین است. چدن سفید همچنین مقاومت سایشی بالایی دارد و برای کارهایی که در معرض سایش قرار دارند گزینه ی مناسبی ست. چدن سفید می تواند در دماهای بالا نیز سختی خود را حفظ کند که یکی دیگر از مزایای آن به شمار می آید.</p> <p>وجود برخی عناصر که موجب پایدار شدن کاربید می شود می شود مانند کرم، تیتانیوم و منگنز در شکل گیری چدن سفید تاثیر دارد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="چدن سفید.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1640852149461.jpg" alt="چدن سفید "></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - چدن سفید&nbsp;</p> <h4>کاربرد چدن سفید</h4> <p>چدن سفید به دلیل مشخصاتی که دارد از پرمصرفترین آلیاژها به شمار می آید. از چدن سفید بیشتر برای سخت قطعاتی مقاوم در برابر سایش در درجه حرارت های بالا استفاده میشود.</p> <h3>چدن خاکستری</h3> <p>به چدن خاکستری، چدن معمولی نیز گفته می شود. اگر سرعت سرد شدن چدن مذاب به اندازه کافی سریع نباشد کربن موجود در آن به صورت ورقه های گرافیتی در می آید و باعث رنگ خاکستری مقطع شکست چدن می شود. به همین دلیل به این گروه از چدن ها خاکستری گفته می شود. چدن های GG-20 و GG-25 از آلیاژهای بسیار پرکابرد چدن خاکستری در صنعت هستند که در صنایع خودروسازی، ساخت لوله، شیر و اتصالات، پمپ سازی، ساخت بدنه موتور و قطعات و ماشین آلات صنعتی به کار برده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="چدن خاکستری.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1640852234012.jpg" alt="چدن خاکستری"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - چدن خاکستری</p> <h3>چدن چکش خوار (مالیبل)</h3> <p>در این نوع چدن کربن ها به شکل کره هایی از گرافیت و به صورت نامنظم قرار دارند. چدن مالیبل خواص خوبی از نظر چکش خواری و چقرمگی دارد و می تواند در مواری جایگزین چدن های داکتیل شود.</p> <p>در مواردی که هدف به حداقل رساندن مقدار انقباض و جلوگیری از ترک خوردگی ست استفاده از چدن مالیبل ارجحیت دارد.</p> <p>از ویژگی های چدن مالیبل می توان به موارد زیر اشاره کرد:</p> <ul> <li>قابلیت پرچ کاری</li> <li>قابلیت سنبه کاری</li> <li>امکان تبدیل به مقاطع نازک</li> <li>مقاومت در برابر ضربه در درجه حرارت پایین</li> <li>مقاومت در برابر سایش</li> </ul> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="چدن مالیبل.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1640852326217.jpg" alt="چدن مالیبل"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - چدن مالیبل</p> <h3>چدن نشکن (داکتیل)</h3> <p>چدن داکتیل در مقایسه با چدن معمولی بسیار مستحکم تر است. مقاومت کششی معمولی در بازه ی 20 هزار تا 60 هزار psi است در حالی که مقاومت کششی چدن داکتیل از 60 هزار psi آغاز می شود.</p> <p>چدن داکتیل از کربن های آزاد کروی شکل تشکیل شده است. به همین دلیل به آن چدن کلوخه ای یا چدن با گرافیت کروی نیز می گویند.</p> <p>ترکیب شیمیایی چدن داکتیل به چدن معمولی شباهت دارد اما مقدار گوگرد و فسفری که در آن به کار رفته است کمتر است.</p> <p>رنگ سطح شکسته شده ی چدن داکتیل به فولاد بسیار شبیه است.</p> <p>از چدن داکتیل برای ساخت میل لنگ، جعبه دنده و توربین استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="چدن داکتیل.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1640852442333.jpg" alt="چدن داکتیل"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۵- چدن داکتیل</p>