فهرست مطالب
چدن یکی از مهم‌ترین مواد مهندسی است که در صنعت به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. این ماده به‌خاطر خواص مکانیکی و فیزیکی منحصر به‌فردش، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و ساختاری به‌کار می‌رود. در این مقاله قصد داریم به بررسی دقیق و جامع چدن و انواع مختلف آن بپردازیم.
چدن یک نوع آلیاژ آهنی است که عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است. مقدار کربن موجود در چدن معمولاً بین ۲ تا ۴ درصد است که این مقدار باعث می‌شود چدن دارای ویژگی‌های خاصی مانند سختی بالا و شکنندگی نسبی باشد. علاوه بر کربن، چدن ممکن است شامل عناصری مانند سیلیسیم، منگنز، گوگرد و فسفر نیز باشد.
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 2.1 تا 6.2 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 95٪ 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 .
تفاوت چدن و فولاد چیست؟
چدن و فولاد دو نوع آلیاژ آهن هستند که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. با وجود شباهت‌هایی که بین این دو فلز وجود دارد، تفاوت‌های اساسی نیز در خواص و کاربرد آنها وجود دارد.
مهم‌ترین تفاوت چدن و فولاد در میزان کربن موجود در آنها است. چدن به طور کلی حاوی 2 تا 4.5 درصد کربن است، در حالی که میزان کربن در فولاد کمتر از 2 درصد است. این تفاوت در میزان کربن منجر به تفاوت‌های قابل‌توجهی در خواص این دو فلز می‌شود.
چدن به دلیل داشتن کربن بیشتر، از استحکام فشاری بالایی برخوردار است. به این معنی که می‌تواند در برابر فشارهای فشاری بدون شکستن مقاومت کند. چدن همچنین به دلیل ساختار متخلخل خود، قابلیت جذب لرزش و صدا را دارد. به همین دلیل، چدن در ساخت قطعاتی مانند بلوک موتور، دیسک ترمز و لوله‌های فاضلاب که نیاز به استحکام فشاری و جذب لرزش دارند، استفاده می‌شود.
فولاد به دلیل داشتن کربن کمتر، از چدن انعطاف‌پذیرتر و چکش‌خوارتر است. به این معنی که می‌توان آن را به شکل‌های مختلف خم کرد و تغییر شکل داد بدون اینکه شکسته شود. فولاد همچنین به دلیل ساختار فشرده خود، از استحکام کششی بالایی برخوردار است.
انواع چدن
چدن‌ها به‌طور کلی به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند. این انواع عبارتند از: چدن خاکستری، چدن سفید، چدن مالیبل (نشکن) و چدن داکتیل (چدن گره‌ای).
چدن خاکستری
چدن خاکستری به‌خاطر داشتن ساختار گرافیتی، به این نام شناخته می‌شود. گرافیت در این نوع چدن به‌صورت ورقه‌ای یا پولکی شکل است که باعث می‌شود چدن خاکستری دارای خواص مکانیکی مانند مقاومت در برابر سایش و جذب ارتعاش بالا باشد. این نوع چدن به‌طور گسترده در ساخت قطعات موتوری، بلوک‌های سیلندر و لنت‌های ترمز استفاده می‌شود.
چدن سفید
چدن سفید به‌خاطر ساختار کاربید آهن (سمنتیت) سفید رنگ خود، به این نام معروف است. این نوع چدن بسیار سخت و شکننده است و بیشتر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر سایش دارند، مانند قطعات آسیاب و آسترهای سنگ‌شکن‌ها، به‌کار می‌رود.
چدن مالیبل (نشکن)
چدن مالیبل با فرآیند حرارتی مخصوصی تولید می‌شود که در طی آن چدن سفید به چدن نشکن تبدیل می‌شود. این نوع چدن دارای ویژگی‌های مکانیکی بهتری نسبت به چدن سفید است و می‌تواند در برابر ضربه و خمش مقاومت کند. چدن مالیبل در تولید قطعاتی که نیاز به استحکام و دوام بالا دارند، مانند اتصالات لوله و قطعات ماشین‌آلات، استفاده می‌شود.
چدن داکتیل (چدن گره‌ای)
چدن داکتیل که به آن چدن نشکن گره‌ای نیز می‌گویند، دارای ساختاری با گرافیت‌های کروی است. این نوع چدن دارای ترکیبی از خواص مکانیکی عالی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خستگی و قابلیت کشش خوب است. چدن داکتیل در تولید قطعاتی مانند محورهای ماشین‌آلات، دیسک‌های ترمز و شیرآلات صنعتی کاربرد دارد.
کاربرد های 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.
چدن به‌خاطر خواص ویژه و متنوع خود، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای چدن عبارتند از:
- صنعت خودروسازی : چدن در ساخت قطعات مختلف خودرو مانند بلوک‌های سیلندر، سرسیلندرها، دیسک‌های ترمز و اجزای سیستم تعلیق به‌کار می‌رود. مقاومت بالا در برابر سایش و حرارت، چدن را به ماده‌ای ایده‌آل برای این قطعات تبدیل کرده است.
- ساختمان‌سازی : در صنعت ساختمان، چدن در تولید لوله‌های فاضلاب، اتصالات لوله، دریچه‌ها و پوشش‌های چدنی استفاده می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی و فشار، چدن را برای این کاربردها مناسب می‌سازد.
- ماشین‌آلات صنعتی : چدن در ساخت قطعات ماشین‌آلات صنعتی مانند بسترهای ماشینکاری، چرخ‌دنده‌ها و قطعات سنگین به‌کار می‌رود. خواص مکانیکی و فیزیکی عالی چدن، آن را برای این نوع کاربردها مناسب می‌سازد.
نقطه ذوب چدن
چدن حاوی 3.5٪ -2٪ 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 1470-1420 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.
معایب و مزایا فلز چدن
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.
خواص چدن:
- استحکام فشاری بالا: چدن به دلیل داشتن ساختار متخلخل و وجود گرافیت، از استحکام فشاری بالایی برخوردار است. به این معنی که می‌تواند در برابر فشارهای فشاری بدون شکستن مقاومت کند.
- قابلیت جذب لرزش: ساختار متخلخل چدن، آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای جذب لرزش و صدا تبدیل می‌کند.
- قابلیت ماشینکاری: چدن به دلیل ساختار نرم و انعطاف‌پذیر خود، به راحتی قابل ماشینکاری است.
- قیمت مناسب: چدن در مقایسه با سایر آلیاژهای فلزی مانند فولاد، از قیمت مناسب‌تری برخوردار است.
استفاده کاربردی از چدن در صنایع
امروزه انواع چدن در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. شناخت کامل انواع چدن به شما کمک می‌کند تا برای موقعیتی که دارید، انتخاب بهتری داشته باشید. چدن به دلیل سختی و مقاومت بالا در مقابل سایش در صنایع متعدد استفاده زیادی همچون دیسک‌های ترمز، چرخ دنده و صفحه دنده، زنجیر چرخ، ظروف آشپزی، قطعات معماری تزئینی، شفت‌ها و میله‌ها در انواع مختلف و … دارد.
در این مقاله سعی کردیم که این محصول فولادی را به صورت کامل و جامع مورد بررسی قرار دهیم و جوانب و انواع مختلف آن را به شما معرفی کنیم. امیدواریم که این مطلب مورد استفاده شما قرار گرفته باشد و منتظر شنیدن نظرات و تجربیات شما در مورد چدن و انواع آن هستیم.