بدون پیش زمینه به سراغ جواب این سوال برویم که چدن چیست و چه کاربردی دارد؟ آهن در ترکیب بسیاری از آلیاژهای فلزی مختلف یافت می‌شود. بدون آن نمی‌توان فولاد کربنی، فولاد زنگ نزن، سوپرآلیاژها و چندین گروه دیگر از آلیاژهای فلزی را تولید کرد. با این حال، خیلی‌ها به اشتباه چدن را جزو گروه آلیاژ فلزی با نام «آهن» می‌دانند. در این مقاله به چدن چیست، چگونه ساخته می‌شود، انواع چدن و کاربردهای آن صحبت می‌کنیم. برای خواندن ادامه مطلب، مجله کارآهن را دنبال کنید.
چدن چیست؟
چدن برای توصیف خانواده‌ای از آلیاژهای فلزی استفاده می‌شود که عنصر آلیاژی اصلی آن آهن است. به دلیل نام آن، برخی افراد تمایل دارند فکر کنند که چدن اساسا همان آهن محسوب می‌شود. اما این موضوع به سادگی درست نیست. در واقع فولادهای کربنی نسبت به چدن‌ها دارای مقادیر بیشتری عنصر آهن در ترکیب شیمیای خود هستند.
برای اینکه یک آلیاژ عمدتا آهن به عنوان چدن در نظر گرفته شود، باید بیش از ۲ درصد کربن داشته باشد تا آلیاژ نهایی را چدن نامید. چدن‌ها همچنین دارای مقادیر کمی از سایر آلیاژ هستند که منگنز و سیلیسیوم دو مورد از محبوب‌ترین آن‌ها هستند. این عناصر آلیاژی برای اصلاح بیشتر خواص چدن استفاده شده و منجر به نامگذاری آلیاژ چدن می‌شود.
انواع چدن
در حال حاضر تنها یک گروه از چدن‌ها وجود ندارد. در واقع چهار زیرگروه اصلی از آلیاژهای چدن وجود دارد که عبارتند از:
۱- چدن داکتیل
حاوی تکه‌های گرافیت است که انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به سایر انواع چدن دارد و در عین حال دارای خواص مقاومتی بالایی است.
۲- چدن خاکستری
دارای تکه‌های گرافیت است که ماشین کاری آن را نسبت به سایر انواع چدن بهبود می‌دهد.
۳- چدن سفید
دارای مقادیر زیادی کاربید آهن است که آن را بسیار شکننده می‌کند اما مقاومت بالایی در برابر سایش دارد.
۴- چدن چکش خوار
چدن چکش خوار همان چدن سفید است که برای تبدیل کاربیدهای آهن به تکه‌های گرافیت به طور ویژه تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. این نوع چدن خواصی مشابه چدن داکتیل دارد.
چدن چگونه ساخته می‌شود؟
- برای ساختن چدن، سنگ آهن را در کوره حرارت می‌دهند تا مذاب شود.
- سپس فلز مذاب ریخته می‌شود.
- در این مرحله باید اجازه داد تا فلز مذاب سفت شود و به شکل شمش دربیاید.
- شمش‌های چدن دوباره در قالب نهایی ذوب می‌شوند.
- در طول مدت زمان ذوب مجدد، ممکن است تغییرات متالورژیکی متعددی بر روی چدن از طریق معرفی عناصر آلیاژی یا فرآیندهای عملیات حرارتی ایجاد شود.
چدن چیست؟ وقتی چدن به شکل مذاب درآمد، سیالیت بهتری نسبت به فولاد در آن ایجاد می‌شود. همچنین باید اشاره کرد که چدن دمای ذوب پایینی دارد. این دو ویژگی، چدن را به یک گزینه ایده‌آل برای فرآیند ریخته‌گری تبدیل می‌کند. به همین دلیل است که تا حد زیادی محبوب است.
خواص چدن
مهم‌ترین خواص انواع چدن عبارتند از:
- ماشین‌کاری خوب
- ضد لرزش
- دوام بالا
- ضد تغییر شکل
- مقاوم در برابر سایش
- امکان ریخته‌گری خوب
- هزینه تولید مقرون به صرفه
- مقاومت فشاری بالا
کاربرد چدن
چدن به وفور در کاربردهایی استفاده می‌شود که به سختی و مقاومت سایشی بالا نیاز دارند و کمتر به خواص ساختاری اهمیت می‌دهند. زیرا فولاد را می‌توان به طور کلی اصلاح کرد تا ویژگی‌های ساختاری مطلوب تری نسبت به چدن برای بسیاری از پروژه‌ها داشته باشد. اگرچه، قبل از رایج شدن فولاد، چدن تا حدودی برای اهداف ساختاری محبوب بود.
چدن نیز به دلیل نیازهای اولیه عناصر آلیاژی و روش کم هزینه تولید، کاملا مقرون به صرفه است. بنابراین، امروزه استفاده از چدن در سراسر جهان رواج زیادی دارد.
مهم‌ترین کاربردهای چدن عبارتند از:
- ساختمان
- تجهیزات معدن
- دیسک‌های ترمز
- چرخ دنده‌ها
- زنجیر
- ظروف آشپزی
- قطعات معماری تزئینی
- شفت و میله در انواع مختلف
شباهت فولاد و چدن چیست؟
اگرچه چدن و فولاد تفاوت‌هایی دارند اما از نظر ترکیب شیمیایی می‌توان شباهت‌هایی بین این دو پیدا کرد. هم چدن و هم فولاد، دارای مقادیر کربن، فسفر و منگنز هستند. همین سه عنصر باعث شباهت‌های میان چدن و فولاد شده است.
فرق بین فولاد و چدن
مهم‌ترین تفاوت فولاد و چدن، در درصد آلیاژهای موجود آن‌هاست. به این معنی که ممکن است که درصد آلیاژهای مورد استفاده در ترکیب شیمیایی هر دو، تفاوت داشته باشد.
به طور مثال، میزان کربن موجود در فولاد و چدن متفاوت است. فولاد دارای کربن ۲ درصد و کمتر است. این مقدار برای چدن بین ۲ تا ۴ درصد است. بنابراین اگر کربن فولاد کمتر از ۲ درصد است، کربن چدن بین ۲ تا ۴ درصد در نظر گرفته می‌شود.
همچنین باید اشاره کرد که مقاومت فشاری چدن بیشتر از فولاد است. به طوری که مقاومت فشاری چدن، ۳ تا ۵ برابر بیشتر از فولاد است و می‌تواند برای صنایع سنگین مورد استفاده قرار گیرد.
کلام آخر
در این مقاله به موضوع چدن چیست و کاربردهای آن پرداختیم. چدن یک نوع آلیاژ آهنی است که از ترکیب آهن، کربن، منگنز، گوگرد و سیلیسیم درست می‌شود. چدن‌ها در انواع داکتیل، سفید، خاکستری و چکش خوار تقسیم‌بندی می‌شوند که در تولید انواع لوله، قطعات خودروسازی، ماشین‌آلات و … کاربرد دارد.
سوالات متداول
چدن یک نوع آلیاژ فلزی است. این نوع آلیاژ شامل مقادیر آهن، منگنز، گوگرد، سیلیسیم و کربن در ترکیب شیمیایی خود می‌شود.
چدن جزو خانواده آلیاژهای آهنی است که در ترکیب شیمیایی خود، مقدای آهن، کربن و سیلیسیم به همراه مقادیر کم، فسفر، منگنز و گوگرد دارد. همچنین ممکن است که در انواع چدن، مقادیر بسیار کم از آلیاژ کروم، مس، منیزیم و نیکل وجود داشته باشد.
انواع چدن شامل چدن سفید، چدن خاکستری، چدن داکتیل و چدن چکش خوار می‌شود.
بیشترین کاربرد چدن در ساخت لوله، قطعات و تجهیزات خودروسازی، ماشین‌آلات و … است.