چدن چیست
آهن به عنوان یک عنصر فلزی خالص برای مصارف صنعتی مناسب نیست. با این حال ، برای تولید فولاد و چدن ، مقدار کمی عناصر غیر فلزی مانند کربن به آهن خالص اضافه می شود. چدن آلیاژی از آهن و کربن است که حاوی بین ۲.۱ تا ۶.۲ درصد کربن است. شرکت آلپرت ضایعات در زمینه خریدار ضایعات چدن و خریدار ضایعات در تهران در خدمت مشتریان عزیز میباشد.
تفاوت اصلی بین فولاد و چدن میزان کربن موجود در آن است. کربن موجود در فولاد بین صفر تا دو درصد و کربن موجود در چدن بیش از دو درصد است. سطح مقطع شکستگی این آلیاژ به عنوان نامگذاری انواع مختلف آن استفاده می شود. بیش از ۹۵٪ وزنی آهن است و عناصر اصلی آلیاژی آن کربن و سیلیسیم است.
به طور کلی ، روش تولید چدن ریختن مخلوط مناسبی از مواد مانند شمش آهن خام ، تراشه ها و قطعات برگشتی ریخته گری و سایر مواد افزودنی مانند فرومنگنز ، آهک و در در کوره های برقی یا کوره های زوج برای ذوب شدن است.
البته این فلز از طریق ذوب مجدد سنگ آهن همراه با آهن و قراضه بدست می آید و با مراحل حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است و پس از اتمام ذوب ، مذاب در کوره یا قالب نگهداری ریخته می شود .
نقطه ذوب چدن
چدن حاوی ۳.۵٪ -۲٪ کربن و مقدار کمی منگنز است. ناخالصی های موجود در آهن خام مانند گوگرد و فسفر که خصوصیات آنها تأثیر منفی می گذارد ، در چدن به میزان قابل قبولی کاهش می یابد. نقطه ذوب چدن بین ۱۴۷۰-۱۴۲۰ کیلوگرم است که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و باعث می شود این اولین محصول مذاب پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن باشد. چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده است. این فلز به جز نوع شکل پذیر ، شکننده است و به دلیل نقطه ذوب کم ، سیالیت ، قابلیت ریختگی ، قابلیت تراش ، عدم تغییر شکل و مقاومت در برابر سایش ، به یک ماده مهندسی پرکاربرد با دامنه در تولید لوله ها ، ماشین آلات ، قطعات تبدیل شده است. . در صنعت خودرو مانند سر سیلندر ، بلوک سیلندر و جعبه دنده استفاده می شود.
انواع چدن موجود
چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. باید توجه داشت خواص چدن با افزودن عناصر آلیاژی مختلف تغییر می‌کند.
چدن خام
آهن، اغلب از کانه های اکسید یا کربنات که گوگرد، آرسنیک و غیره از آنها زدوده شده باشد با برشته کردن در هوا، و کاهش با کربن تهیه می‌شود. کانه آهن با کک و کربنات کلسیم آمیخته شده و در یک کوره بلند که دمای بیشینه آن ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد است. گرم می‌شود ناخالصیهای عمده اسیدی به کمک سرباره (کلسیم سیلیکات، آلومینات و غیره) خنثی می‌شود و توده فلزات مذاب به صورت خام به بیرون جریان می‌یابد چدن خام شامل ۲ الی ۴ درصد کربن و اندکی گوگرد، فسفر و سیلسیم است. Cast iron مذاب را به صورت خام یا پس از افزودن فلزهای آلیاژ دهنده، برای بهبود خواص چدن، در قالبهایی از ماسه یا فلز و بر حسب نوع مصرف، آنها را به صورت اشکال مختلف در می‌آورند.
آلیاژها
فلزهای آلیاژ دهنده برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شوند. آلیاژهای این فلز در کارهای مهندسی که معمولی و ناپایدار است به کار می‌روند و حتی ممکن است در مواردی نیز، مثلا ساخت میل لنگ، جانشین فولاد شوند. در هر حال، با دارا بودن مزایایی از قبیل از قیمت تمام شده تولید پایین توام با قابلیت ریخته گری، استحکام، قابلیت ماشین کاری، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاوم در برابر خوردگی، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در این آلیاژ آن را از سایر آلیاژهای ریختگی آهنی متمایز ساخته است.
انواع چدنهای خاکستری از نظر شکل گرافیت
- خاکستری با گرافیت کلوخه‌ای یا شکوفه‌ای یا چدنهای مالیبل با چکش‌خوار
- خاکستری با گرافیت ورقه‌ای یا فلسی یا پولکی
- خاکستری با گرافیت کروی یا داکتیل یا SG و یا نوع نشکن
- خاکستری چشم گاوی
- چدن های خاکستری چند لایه یا لایه لایه: انواع خاکستری کاربردهای زیادی دارند. نام این چدن ها از ویژگی های رنگ خاکستری سطح شکستن آن و شکل گرافیت گرفته شده است. جالب است بدانید چدن خاکستری دارای ریزساختار گرافیتی خاصی است که باعث می شود نقطه شکست آن خاکستری باشد.
- چدن های قابل انعطاف یا انعطاف پذیر: چدن های قابل انعطاف به دلیل نوع ریخته گری با انواع دیگر این فلز تفاوت دارند. ساختار آنها از کاربیدهای نیمه پایدار در یک محیط پرلیت تشکیل شده است. بازپخت در دمای بالا و به دنبال آن عملیات حرارتی مناسب ، بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی ، ساختار نهایی توده متراکمی از خوشه های گرافیت را در میدان فریت یا پرلیت ایجاد می کند. آنیل سازی برای ایجاد گرافیت های کروی فشرده و بدست آوردن خصوصیات مکانیکی مانند مقاومت و قابلیت انعطاف پذیری انجام می شود.
- چدن سفید: این نوع کربن کمتر است و سرعت خنک سازی آن بیشتر است به طوری که بیشتر کربن به عنوان یک مرحله نیمه پایدار از Fe3C (سیمانیت) رسوب می کند به طوری که کربن آزاد آنها به آلیاژهای بدون گرافیت و گرافیت تقسیم می شود و مقاوم در برابر خوردگی ، دارای درجه حرارت بالا ، سایش و فرسایش هستند. سطح مقطع شکسته این نوع چدن به رنگ سفید-نقره ای است. سمانیت رسوبی ذرات بزرگی از مذاب را در مرحله یوتکتیک تشکیل می دهد.
فاز دیگر این نوع آستنیت است که در طی فرآیند انجماد به مارتنزیت تبدیل می شود. این کاربیدهای یوتکتیک خیلی بزرگ هستند که باعث سخت شدن رسوب می شوند. مانند برخی از فولادها ، رسوب سیمانیت با جلوگیری از حرکت مکان های نابجا در فاز فریت ، از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری می کند. اما تا حدی به دلیل سختی ذرات سیمانیت که بخشی از حجم ماده را اشغال می کنند ، سختی کل افزایش می یابد به طوری که سختی نوع سفید آن طبق قانون مخلوط ها تخمین زده می شود. در هر صورت سیمان ها سختی را افزایش می دهند و مقاومت را کاهش می دهند.
موارد استفاده چدن
تا زمان جایگزینی فولاد ، برای ساخت پل ، لوله ، پوشش چاه های خیابان ، ماشین آلات و موارد دیگر استفاده می شود. از شکل گسترده آن به عنوان خرپای سقف ، تیرچه ، خطوط گاز و همچنین پنجره های تزئینی استفاده شده است. از چدن در ساخت ظروف آشپزخانه مانند گلدان های چدنی نیز استفاده می شود.
معایب و مزایا
چدن در معماری دارای مزایا و معایبی است. از نظر فشرده سازی قوی و از نظر کشش و خم شدن ضعیف است. برخی از خصوصیات خاص چدن که آنها را از فولاد متمایز می کند ، نقطه ذوب کم ، سیالیت زیاد ، جمع شدگی کم در هنگام انجماد و خنک سازی ، مقاومت در برابر ضربه کم ، انعطاف پذیری کم ، جذب لرزش خوب ، مقاومت در برابر سایش خوب و عدم حساسیت به شیارهای سطح است.
البته مقاومت و سختی این نوع چدن به خصوص در دمای بالا (هنگام سوختن) بسیار کم است. نکته قابل توجه در مورد خصوصیات فوق این است که بسیاری از آنها به ساختار میکروسکوپی پس زمینه و نحوه توزیع کربن در آن بستگی دارند.