چدن چیست؟
از آلیاژهای کاربردی مورد استفاده در صنعت، چدن نام دارد. چدن، در دسته آلیاژهای آهنی قرار دارد. چدن دارای میزان کربن و سیلیسیم بالاتری نسبت به فولاد است. این آلیاژ در انواع چدن سفید، خاکستری، نشکن، چکش‌خوار و گرافیت فشرده به تولید می رسد. چدن در صنعت ساختمان سازی، کاربرد ناچیزی دارد. ولی در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی در بعضی وسایل چدنی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با صبا فولاد همراه باشید.
نقطه ذوب چدن
چدن‌ها به دلیل ناخالصی‌هایی که دارد، در برابر بقیه عناصر، نقطه ذوب پایین‌تری دارد. نقطه ذوب چدن حدوداً بین ۱۴۲۰ تا ۱۴۷۰ درجه کلوین است.
ترکیب شیمیایی چدن
در چدن های خاکستری، مقدار کربن در حدود ۴-۲٫۵ درصد و مقدار سیلیسیم در حدود ۳-۱ درصد است. بیشتر کربن چدن خاکستری به صورت گرافیت لایه ای یا ورقه ای است. افزایش مقدار گرافیت نتیجه افزایش مقدار کربن کل چدن است. از آنجایی که گرافیت استحکام و سختی کمی دارد، با افزایش مقدار کربن کل، استحکام و سختی چدن کاهش می یابد. وجود مقدار قابل ملاحظه ای سیلیسیم نیز در چدن خاکستری ضروری است. سیلیسیم یک عنصر گرافیت زا است و در ماشین کاری پذیری عالی چدن، افزایش مقاومت به خوردگی و همچنین مقاومت به اکسایش آن در دمای بالا نقش عمده ای دارد. این عناصر عبارت‌اند از:
- سدیم
- کروم
- آلومینیوم
- منیزیم
- مس
- وانادیم
- ویژگی‌های چدن
- بدون داشتن حالت خمیری از جامد به مایع تبدیل می‌شود.
- قابلیت چکش‌خواری
- سخت و شکننده بودن
- تأخیر در زنگ‌زدگی
- مقاوم در برابر حرارت مقاوم
- به صرفه بودن و قیمت مناسب
- انواع و کاربردهای متفاوت
- سنگینی وزن
انواع چدن
چدن‌ها، ترکیبات شیمیایی متفاوتی دارد. و هر کدام نسبت به ترکیباتش، کاربردها و قابلیت‌های متفاوتی دارد. در ادامه با چند نمونه از انواع چدن آشنا می‌شوید.
چدن سفید
برای تولید چدن سفید، در ترکیبات آن از مقدار کمی کربن استفاده می‌شود و سریع‌تر سرد می‌شود. قسمت عمده کربن به شکل نیمه پایدار (سمنتیت) رسوب می‌کند و سفتی چدن را زیاد می‌کند.
چدن سفید را اگر به شکل شکسته شده نگاه کنید، نقره‌ای رنگ است. چدن سفید، تردی بیش از حد دارد؛ به همین دلیل، برای بیشتر صنایع استفاده نمی‌شود؛ و فقط در ساخت پروانه‌های توربین‌های باد استفاده می‌شود. چدن سفید، به خوبی ریخته گری نمی‌کند و به اندازه بقیه چدن‌ها، خوب نیست و دلیل آن هم دمای انجماد بالای چدن سفید است. چدن سفید، مقاومت بالایی در برابر فرسایش دارد و مقرون به صرفه و اقتصادی است.
چدن خاکستری
یکی از پر کاربردترین و مهم‌ترین آلیاژهای چدن به حساب می آید. چدن‌های خاکستری در صنایع متفاوتی مثل خودروسازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی، ساخت لوله فولادی، شیر و اتصالات، پمپ‌سازی، و ساخت قطعات، تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عناصری که در چدن خاکستری به غیر از عنصر آهنی استفاده شده است، به شکل زیر است.
- سیلیسیم :۰/۵ الی۱/۵ درصد
- منگنز : ۰/۲ الی ۰/۸ درصد
- فسفر : زیر ۰/۱ درصد
- کربن : ۳/۵ الی ۴ درصدگوگرد
- زیر ۰/۰۶ درصد
- تقسیم بندی چدن های خاکستری بر اساس شکل گرافیتی
- چدن خاکستری با گرافیت ورقه‌ای یا پولکی
- چدن خاکستری با گرافیت کروی
- چدن‌های خاکستری با گرافیت کلوخه‌ای یا شکوفه‌ای
- چدن خاکستری چشم گاوی
- چدن نشکن
چدن نشکن
چدن نشکن، استحکام بسیار بالایی دارد و از چدن‌های خاکستری عملکرد بهتری دارد، کاربرد دارد. چدن ها دسته بزرگی از آلیاژهای آهنی می باشند که بیشترین آمار تولید قطعات ریختگی را در سطح جهان به خود اختصاص داده اند، نقطه ذوبی پایین تر از فولاد، عدم تشکیل سرباره چسبنده و هزینه تولید کمتر از ویژگی های این محصول میباشد. چدن نشکن در صنایعی مانند لوله‌سازی و خودروسازی کاربرد دارد. از چدن‌های نشکن به دلیل استحکام و ماشین کاری خوبی که دارد، در صنعت حمل و نقل برای تولید و ساخت میل لنگ‌ها استفاده می‌شود.
از آنجا که گرافیت موجود در چدن نشکن به جای این که رشته ای باشد، کروی است خواص این چدن بسیار متنوع است. از طرفی دارای خواص چدن خاکستری از قبیل نقطه ذوب پایین، سیالیت و قابلیت ریخته گری خوب، ماشین کاری عالی، و مقاومت سایشی خوب بوده و از طرف دیگر دارای استحکام، شکل پذیری، چقرمگی، و توانایی کارگرم مطلوب است.