چدن چیست؟
یکی از آلیاژهای پرکاربرد در انواع آلیاژهای آهنی، چدن میباشد. چدن درصد کربن و سیلیسیم بالاتری نسبت به فولاد دارد. این آلیاژ در انواع چدن سفید، خاکستری، نشکن، چکشخوار و گرافیت فشرده تولید میگردد. چدن از کاربردی ترین آلیاژ های مور نیاز در صنعت میباشد.
در این مقاله ما قصد داریم شما را با چدن آشنا کنیم. با اسپادان آهن همراه باشید.
عناصر سازنده ی چدن معمولا آهن، کربن، و سیلیسیم در مواردی فسفر، گوگرد، منگنز وغیره میباشد. چدن ها در شکل ها و خواص مختلفی تولید میشود.
چدن در صنعت ساختمان سازی، فاقد کابرد است اما در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی در بعضی وسایل چدنی، مورد استفاده قرار میگیرد.
ترکیب شیمیایی چدن
همان طور که در اول مقاله گفته شد، چدنها، از ترکیب عناصر اصلی و فرعی تولید میگردد. باید در زمان ترکیب عناصر به چدن، به مقدار هر یک از عناصر دقت کرد تا آلیاژ، خاصیت خود را از دست ندهد و ناخالصی نداشته باشد. حدوداً ۹۲ درصد آهن، ۲ الی ۴ درصد کربن و ۱ الی ۳ درصد سیلیسیم با یک دیگر ترکیب میشود و در حدود یک درصد دیگر هم به عناصر دیگر اختصاص داده میشود و چدن ساخته میشود.
این عناصر عبارتاند از:
سدیم، کروم، آلومینیوم، منیزیم، مس، وانادیم، دیگر فلزات، چدن چیست.
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
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.
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
بعد از شکسته شدن چدن خاکستری، رنگ خاکستری آن به دلیل وجود گرافیتهای ورقهای درون آن، دیده میشود. به این نوع چدن، چدن خاکستری میگویند. یکی از پر کاربردترین و مهمترین آلیاژهای زیرشاخهای چدن، چدن خاکستری است.
چدنهای خاکستری از دو آلیاژ معروف با نامهای GG-20 و GG-25 تشکیل شده است که در صنایع متفاوتی مثل خودروسازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی، ساخت لوله، 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 درصد
- گوگرد : زیر ۰/۰۶ درصد
چدن های خاکسری به دلیل شکل گرافیکی متفاوت در چند دسته قرار میگیرند:
- 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 داکتیل)
چدن نشکن
در حال حاضر چدن نشکن جدید ترین چدن در بازار میباشد. چدن نشکن، مقاومت بالایی دارد و بهتر از چدن های خاکستری عمل میکند. چدن نشکن در صنایعی مانند لولهسازی و خودروسازی کاربرد بسیاری دارد. چدن تنشکن ماشین کاری خوبی دارد، و در صنعت حمل و نقل برای ساخت میل لنگها استفاده میشود.
خواص فیزیکی و شیمیایی انواع چدن
- مقاومت بالادر برابر فرو رفتگی و سایش
- شکل پذیری خوب بدون شکستگی
- خاصیت الاستیسیته دارد.
- انعطاف پذیری بالا
- مقاومت کششی بسیاربالا
- استحکام در برابر خستگی