تمامی انواع آلیاژها به دو نمونه آلیاژهای آهنی و آلیاژهای بدون آهن تقسیم میشوند. چدن نوعی از انواع آلیاژهای آهن بوده که از ترکیب مقدار زیادی کربن و سیلیکون تولید میشود. همین ترکیبات به چدن خواصی منحصربهفرد و فوقالعادهای چون تحمل بارهای ناگهانی، مقاومت در برابر سایش، سختی بسیار بالا و … را داده دست. آلیاژ چدن عموماً در ساخت انواع ماشینآلات، قطعات موتورها، اجزای ساختمانی و … به کار برده میشوند. چرا که هم دوام بالایی دارند و هم قیمت آنها بسیار مقرون به صرفه است. در این مقاله به طور کلی درباره انواع چدن، خواص فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی، همچنین کاربردها، مزایا و معایب چدن صحبت خواهیم کرد. اگرچه شما به دنبال افزایش اطلاعات خود در این زمینه هستید، میتوانید در ادامه این مقاله همراه ما باشید. البته توجه داشته باشید که برای خرید آهن میتوانید بر روی لینک کلیک کنید و از طریق مجموعه بزرگ آهنرسان از قیمت روز چدن مطلع شوید.
انواع چدن
چدن نیز مانند تمامی انواع آلیاژها در انواع مختلفی تولید میشود. نوع ترکیبات بینظیر در آلیاژ چدن باعث شده است که کاربرد این محصول نیز تنوع بالایی داشته باشد. مواردی در ادامه معرفی خواهند شد که جز انواع چدن بهشمار میروند. برای اینکه شما درک بهتری از انواع چدنها داشته باشید کمی درباره آنها نیز به شما توضیح خواهیم داد.
چدن خاکستری
یکی از پرکاربردترین و پرمزیتترین انواع چدنها با نام چدن خاکستری شناخته میشود که به اصطلاح به آن Grey cast iron گفته میشود. این نوع از چدنها دارای پوستههای گرافیتی بوده که باعث میشوند قابلیت ماشین کاری شدن این آلیاژ افزایش زیادی پیدا کند. همین مورد یکی از برتریهای چدن خاکستری نسبت به سایر چدنها میباشد. زمانی که این نوع چدن دچار شکستگی میشود محل شکستگی به رنگ خاکستری تبدیل خواهد شد، به همین جهت به این چدن، نوع خاکستری گفته میشود. توجه داشته باشید که بیشترین شکستگیهایی که در این چدن اتفاق میافتند دقیقاً در امتداد ورقههای گرافیتی صورت میگیرد.
چدن خاکستری دو آلیاژ مهم با نامهای GG-20 و GG-25 دارد که این دو آلیاژ باعث شدهاند این چدن در صنعتهای مختلفی چون ساخت بدنه خودروها، ساخت لوله، پمپسازی، صنعت ماشین آلات صنعتی و… کاربرد داشته باشد. برای محاسبه وزن آهن، چدن و دیگر انواع محصولات میتوانید به وبسایت آهنرسان مراجعه فرمایید.
چدن سفید
چدن سفید (White cast iron) مانند چدن خاکستری در قسمت شکستگی خود رنگ سفید و نقرهای را نشان خواهد داد. علتی که باعث میشود در قسمت شکستگیهای چدن سفید این رنگها دیده شود، این است که درصد کربن استفاده شده در این سنگها کمتر از دیگر انواع ترکیبات شیمیایی است. چدن سفید جز آن دسته از چدنهایی است که استحکام و سختی بالایی دارد اما به همان اندازه ترد بوده و احتمال شکستگی آن وجود دارد.
لازم است بدانید که به جهت تردی که این نوع چدن دارد کاربرد آن کاهش زیادی داشته است اما به جهت مقاومت چدن سفید در برابر سایش، در محفظههای پمپی از این محصول استفاده زیادی میکنند.
چدن شکل پذیر
یکی دیگر از انواع چدنها، چدن شکل پذیر است. همانطور که از نام این آلیاژ مشخص است، این محصول گرههای گرافیتی دارد که باعث شده شکل پذیری چدن افزایش چشمگیری داشته باشد.
البته یکی از خواص چدن شکل پذیر استحکام بالا و عالی آن است.
چدن مالیبل یا چکشخوار
چدن مالیبل بر اساس چدن سفید تولید میشود، به طور کلی پایه این نوع چدن از چدن سفید است. بر اساس فرایندی که بر روی این چدن انجام میشود خواص مکانیکی آن تغییر یافته و به حالت چکشخوار در خواهد آمد توجه داشته باشید که این چدن بسیار سخت و شکننده است اما قابلیت تراش در آن وجود ندارد. از این رو بسیاری از افراد این چدن را با نام چدن سخت میشناسند. از این نوع چدن در صنایع مختلفی استفاده میشود که بیشتر این صنایع مربوط به اتصال آب و گاز است. البته نمیتوان کاربرد این نوع از چدنها را در تولید قطعات کشاورزی، الکتریکی و اتومبیل نادیده گرفت.
چدن داکتیل یا نشکن
نمونه دیگر از انواع چدنها وجود دارند که با نام چدن داکتیل یا نشکن شناخته میشود. این نوع از چدنها همان نمونه بهینه شده از چدنهای خاکستری هستند. تنها تفاوت این چدنها در گرافیت آنها است. در چدن خاکستری گرافیت به صورت تیغهای وجود دارد اما در چدن داکتیل گرافیتها به صورت کروی قرار میگیرند.
تفاوت دیگر بین این چدنها در ترکیب شیمیایی آنها است. در چدن داکتیل از 0/2 درصد منیزیم استفاده شده است. بیشترین درصد چدن نشکن در صنعت خودروسازی استفاده میشود.
فرآیند تولید چدن چگونه است؟
اگر شما نیز به دنبال پاسخ سوالاتی چون فلز چدن چیست؟ اجزای سازنده چدن چیست؟ فرایند تولید چدن چگونه انجام میشود. میباشید، لازم است بگوییم که چدن نوعی از آلیاژ آهن است که سختی، مقاومت و استحکام بالایی دارد. از اجزای سازنده چدن نیز میتوان به سنگ آهن خام، کربن، فسفر، منگنز و گوگرد اشاره داشت. فرایند تولید چدن اینگونه است که سنگ آهن خام را در کوره حرارت میدهند تا به درجه ذوب مورد نظر برسد. سپس فلز مذاب را داخل آن ریخته تا به صورت شمش سفت شود. شمشهایی که به دست آمده را دوباره در قالبهای نهایی ذوب میکنند. دلیل اینکه دوباره این نوع از آهنها را ذوب خواهند کرد این است که در این بخش تغییراتی رخ خواهد داد که عناصر چدن را ایجاد میکند. در واقع در همین بخش است که چدنها به انواع مختلف تقسیم میشوند.
کاربرد و موارد استفاده از چدن
در صنعتهای مختلف نمیتوان کاربرد چدن را نادیده گرفت چرا که این روش یکی از کم هزینهترین روشهای ممکن است.
همین موارد باعث شده است که امروزه چدن در سراسر جهان رواج پیدا کند و افراد زیادی از آن استفاده کنند.
از مهمترین کاربردهای این آلیاژ میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
- ساخت تجهیزات مهم معدن
- ساخت زنجیر و زنجیر چرخ
- بدنه سازی خودروها
- قطعات معماری تزیینی
- دیسکهای ترمز
- تولید صفحه دنده
- تولید چرخ دنده
- تولید میلهها در انواع مختلف
خواص چدن
خواص چدن به سه بخش خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و خواص شیمیایی تقسیم میشود. در این بخش به طور کلی درباره خواص چدن صحبت خواهد شد.
خواص مکانیکی
چدن دارای چند ویژگی و خواص مکانیکی مهم است که حتماً باید از آن برخوردار باشد. در ادامه هر یک از این خواص را نام برده و آنها را برای شما شرح خواهیم داد.
شکلپذیری: توانایی این را داشته باشد که تغییر شکل دهد بدون اینکه در آن شکستگی ایجاد شود.
سختی: چدن باید در برابر سایش و همچنین فرورفتگی سختی و مقاومت خوبی از خود نشان دهد.
الاستیسیته: مواد چدن باید این توانایی را داشته باشند که پس از تغییر شکل به شکل و ابعاد اصلی خود بازگردند.
مقاومت در برابر خستگی: چدن باید در برابر بالاترین استرس بر مادهای که به آن وارد میشود بدون شکستگی از خود مقاومت نشان دهد.
مقاومت کششی: از دیگر خواص مکانیکی چدن، مقاومت کششی آن است. این آلیاژ باید بیشترین مقاومت را در برابر تنش طولی از خود نشان دهد بدون اینکه پاره شود.
خواص شیمیایی
همانطور که خدمت شما گفتیم چدنها انواع مختلفی دارند، به همین جهت خواص شیمیایی آنها نسبت به یکدیگر متفاوت است.
در جدول زیر خواص شیمیایی انواع چدنها را شرح دادهایم.
نوع چدن | کربن | سیلیسیم | منگنز | گوگرد | فسفر |
خاکستری | 2/5-4/0 | 1/0-3/0 | 0/2-1/0 | 0/02-0/25 | 0/02-1/0 |
نشکن | 3/0-4/0 | 1/8-2/8 | 0/1-1/0 | 0/02-0/25 | 0/01-0/1 |
گرافیت فشرده | 2/5-4/0 | 1/0-3/0 | 0/2-1/0 | 0/02-0/25 | 0/01-0/1 |
چکشخوار | 2/0-2/9 | 0/9-1/9 | 0/15-1/2 | 0/02-0/25 | 0/02-0/2 |
سفید | 1/8-3/6 | 0/5-1/9 | 0/25-0/8 | 0/02-0/25 | 0/06-0/2 |
خواص فیزیکی
خواص فیزیکی انواع چدنها نیز به صورت زیر است:
انواع چدن | استحکام کششی
(MNm-2) |
استحکام تسلیم
(MNm-2) |
ازدیاد طول
(%) |
سختی
(BHN) |
خاکستری | 150-400 | – | – | 150-320 |
نشکن | 450-550 | 310-380 | 10-16 | 160-190 |
گرافیت فشرده | 260-415 | 195-345 | 1-3 | 190-270 |
چکشخوار | 365-415 | 240-300 | 10-18 | 130-170 |
سفید | 150-500 | – | – | 350-500 |
ویژگیهای چدن
همانطور که خدمت شما عرض کردیم چدن جز آلیاژهایی است که سختی بالا و مقاومت خوبی در برابر سایش دارد، همین مورد باعث شده تا قطعه فولادی کاربردهای مختلفی داشته باشند.
از مهمترین ویژگیهای چدن میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
- قابلیت چکش خوری بالا
- مقاوم بودن در برابر حرارت
- مقاوم بودن در برابر سایش
- تنوع بینظیر در انواع گوناگون
- مقاوم در برابر زنگ زدگی
- وزن سنگین
- قیمتهای مقرون به صرفه
مزایای چدن چیست؟
چدن مزیتهای زیادی دارد به همین جهت امروزه در صنعتهای مختلف از آن استفاده میشود. در ادامه مواردی ذکر خواهند شد که از جمله مزیتهای چدن به شمار میروند.
- چدن قابلیت ماشین کاری خوبی دارد.
- قیمت مناسب و اقتصادی از دیگر مزیتهای این آلیاژها شناخته میشود.
- در برابر خوردگی و سایش مقاومت بالایی از خود نشان میدهد.
- چدن ماندگاری بالایی دارد پس شما زمانی که در سازه یا صنعتهای مختلف از آن استفاده میکنید، میتوانید تا مدت زمان طولانی از کیفیت و عملکرد آن مطمئن باشید.
- در برابر بریدگی نیز حساسیت پایینی دارد.
- این قطعه آهنی خواص مکانیکی ثابتی دارد.
- شما بدون ماشینهای پرهزینه میتوانید به راحتی این قطعه را به شکل دلخواه خود در آورید، به همین جهت میتوان گفت شکل پذیری مطلوبی نیز در چدن مشاهده میشود.
معایب چدن چیست؟
به نسبت مزیتهایی که چدن دارد، نمیتوان از معایب آن چشم پوشی کرد. برای اینکه شما آشنایی بیشتر و کاملتری نسبت به این قطعه آهنی پیدا کنید، لازم دانستهایم در این بخش به معایب این آلیاژ نیز بپردازیم.
از معایب چدن میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- خرابی ناگهانی قطعات در چدن بسیار زیاد است.
- به جهت روند تولیدی که چدن دارد در مقابل ضربه مقاومت کمی از خود نشان میدهد و شکنندگی آن بالا است.
- وزن این محصول نسبت به استحکام آن بیشتر است.
- استحکام کششی چدن کمی ضعیف بوده، در نتیجه نمیتوان در صنعتهای بزرگ از آن استفاده کرد.
تفاوت چدن و فولاد
بسیاری از افراد چدن و فولاد را نزدیک به یکدیگر میدانند و تصور میکنند که این دو از مواد یکسان و خواص یکسانی برخوردار هستند. اما چدن و فولاد تفاوتهای اساسی زیادی با هم دارند.
یکی از مهمترین و اصلیترین تفاوتهای آن در ترکیبات آنها است. با اینکه هر دوی این آلیاژها از مواد اصلی آهن تولید شدهاند اما خواص یکسانی با هم ندارند.
سیلیسیم یکی از انواع موادی است که پایه و اساس محصولات فولادی به حساب میآید. همین مواد یکی از مهمترین ساختارهایی بوده که تفاوت اساسی را میان ساختار فولاد و چدن ایجاد کرده است.
تفاوت دیگر در بین این مقاطع، در میزان کربنی است که در فولاد و چدن وجود دارد. درصد به کار برده شده کربن در فولاد کمتر از 2 درصد است اما در چدن این مقدار به 2 تا 4 درصد خواهد رسید.
خمش پذیری و انعطاف پذیری این مقاطع را نمیتوان نادیده گرفت. به زبان ساده چدن نسبت به فولاد از انعطاف پذیری و همچنین خمش پذیری کمتری برخوردار است.
استاندارد چدنها
همانطور که خدمت شما عرض کردیم در هنگام ذوب سنگ آهن خام، استاندارد چدنها اندازهگیری شده و به انواع مختلفی تقسیم میشوند.
برای اینکه استاندارد چدنها را مشخص کنند به شکل گرافیت آنها توجه داشته و از این روش برای طبقهبندی انواع چدنها استفاده خواهند کرد.
از مهمترین استانداردهای انواع چدنها میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
استاندارد چدن خاکستری: DIN
استاندارد چدن نشکن: EN
استاندارد داکتیل: ASTM
ترکیب شیمیایی چدن
ترکیب شیمیایی چدن برای استفاده این ماده در صنعتهای مختلف اهمیت زیادی دارد.
لازم است بدانید که چدنها از ترکیب عناصر اصلی و فرعی زیادی تولید میشوند. اما به طور کلی برای ساخت چدنها از 92 درصد آهن، 1 الی 3 درصد سیلیسیم و 2 الی 4 درصد کربن استفاده میشود.
البته در برخی از موارد در تولید برخی از چدنها از حدود یک درصد عناصر دیگر نیز استفاده میکنند.
لازم است در هنگام ترکیب این عناصر برای تولید چدن به مقدار آنها توجه و دقت زیادی داشته باشید تا آلیاژ خاصیت خود را از دست ندهد و دچار ناخالصی نشود.
از انواع عناصری که در ترکیبات شیمیایی چدن وجود دارد، میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
- گوگرد: مقدار گوگرد در چدن 0/1 درصد است که این مقدار باعث میشود چدن سخت و شکننده شود.
- کروم: در چدن کروم نیز وجود دارد که این کروم میتواند باعث شود چدن سختی و مقاومت بیشتری در برابر سایش از خود نشان دهد.
- منگنز: 0/75 درصد منگنز در چدن باعث مقاومت و همچنین استحکام بیشتر چدن خواهد شد.
- سیلیسیم: ماده دیگری که در چدن وجود دارد و باعث ماشین کاری بهتر چدن شده ( همچنین افزایش سختی مقاومت) سیلیسیم است. مقدار سیلیسیم در چدن حدود 4 درصد میباشد.
- آلومینیوم و تیتانیوم: در بسیاری از موارد در چدن از آلومینیوم و تیتانیوم نیز استفاده میشود که به عنوان اکسید کننده فولاد عمل خواهد کرد.
- نیکل: نیکل از دیگر انواع موادی است که باعث افزایش استحکام کششی در چدن میشود.
نقطه ذوب چدن
نقطه ذوب چدن اهمیت زیادی دارد. باید برای ذوب کردن چدن این نقطه ذوب را دانست تا باعث از بین رفتن خواص شیمیایی و فیزیکی چدن نشد.
از آنجایی که چدنها ناخالصیهای بیشتری نسبت به دیگر انواع مواد دارند نقطه ذوب آنها نسبت به دیگر مواد پایینتر است. میتوان نقطه ذوب چدن را حدوداً بین 1420 تا 1470 درجه دانست.
خرید آهنالات با چک در آهنرسان
آهنرسان یکی از بزرگترین مجموعههایی است که در زمینه فروش انواع مقاطع فولادی و آهن آلات فعالیت میکند.
شما عزیزان میتوانید در این مرکز انواع مختلفی از چدن، فولاد، میلگرد و … را مشاهده فرمایید و در هنگام لزوم از این مرکز مقاطع مورد نیاز خود را خریداری کنید.
قابل توجه است بدانید که در این مرکز خرید آهن آلات با چک امکانپذیر میباشد، در نتیجه شما میتوانید حتی با کمترین مبلغ نیز برای خرید مقاطع فولادی مورد نظر خود اقدام نمایید.
مجموعه آهنرسان دارای مشاوران و کارشناسان متخصصی است که میتوانید پیش از خرید و ثبت سفارش از طریق کارشناسان راهنماییهای لازم را دریافت کنید. سپس با اطلاعات کامل، اقدام به خرید مقاطع فولادی نمایید.
سوالات متداول
فلز چدن چیست؟
در پاسخ چدن چیست باید بگوییم چدن آلیاژی است که از مواد اولیه آهن تولید میشود و مقاومت و استحکام بالایی دارد.
ترکیبات اصلی و سازنده چدن چیست؟
از اجزای سازنده چدن میتوان به آهن خام، کربن و سیلیسیم اشاره داشت.
انواع چدن کداماند؟
چدن انواع مختلفی دارد که از انواع آن میتوان به چدن نشکن، چدن سفید، چدن خاکستری، چدن فشرده و چدن چکشخوار اشاره داشت.
درجه و نقطه ذوب چدن چقدر است؟
نقطه ذوب چدن بین 1420 تا 1470 درجه است.
تفاوت شکل قرارگیری گرافیت در چدن نشکن و چدن خاکستری در چیست؟
گرافیت در چدن خاکستری به صورت تیغهای و در چدن نشکن به صورت کروی قرار میگیرد.
مزیتهای چدن چیست؟
از مزیتهای چدن میتوان به قیمت مناسب، حساسیت پایین در برابر بریدگی، ماندگاری بالا، مقاومت در برابر سایش، قابلیت ماشین کاری خوب و … اشاره داشت.