بازگشت به مقالات
دسته بندی : چدن, مرکز یادگیری

چدن چیست؟

آهن در ترکیب با انواع مختلف آلیاژها وجود دارد. بدون آهن، آلیاژهایی مثل فولاد کربن‌دار، فولاد ضدزنگ، سوپرآلیاژها و دیگر انواع گروه‌های آلیاژی وجود نداشتند. چدن‌ نیز یک آلیاژ فلزی بوده اما بسیاری از افراد اطلاعات کمی درباره محتوا، روش ساخت و مصارف این آلیاژ دارند. در این مطلب، چدن‌ را با دقت بررسی خواهیم کرد.
مطالعه بیشتر:راهنمای آلیاژهای محصولات بازار فلزات ایران

چدن چیست؟

چدن‌ها در واقع آلیاژی از آهن و کربن بوده که درصد کربن در آنها بیش از ۲ درصد (معمولا بیش از ۲٫۵ درصد) است. به سبب میزان بالای کربن، چدن‌ها بسیار شکننده می‌باشند. همچنین، این آلیاژ حاوی مقدار ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم بوده که وجود این عنصر، سبب ریخته‌گری آسان چدن‌ها می‌شود؛ چراکه افزایش سیالیت را به همراه دارد.

چدن‌ها براساس ریزساختار و یا نوع سطح مقطع شکست به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:

  • چدن سفید: به دلیلی اینکه سطح شکست آن سفید یا نقره‌ای رنگ است، به آن چدن سفید می‌گویند. این رنگ سفید سطح مقطع به دلیل عدم وجود گرافیت در ساختار آن می‌باشد. در واقع فاز Fe3C استحکام، سختی و تردی بالایی به این نوع چدن‌ها می‌دهد. سختی چدن سفید در حدود ۴۰۰-۶۰۰ ویکرز می‌باشد.
  • چدن خاکستری: این نوع چدن به دلیل سطح مقطع خاکستری رنگ آن به این نام معروف است. گرافیت‌ها در چدن‌های خاکستری به شکل تیغه‌ای می‌باشند. این نوع دارای سختی در حدود ۱۳۰-۳۰۰ ویکرز و استحکام کششی در حدود MPa 155-400 می‌باشد.
  • چدن انعطاف‌پذیر: به این نوع چدن، چدن چشم گاوی نیز می‌گویند. چدن انعطاف‌پذیر یا داکتیل با افزودن منیزیم یا سریم به چدن خاکستری و تبدیل گرافیت‌های تیغه‌ای به گرافیت‌های کروی به‌دست می‌آید. با تبدیل گرافیت‌ها به شکل کروی، انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر طول آن افزایش می‌یابد. چدن‌های داکتیل داراری سختی حدود ۱۵۰-۳۰۰ ویکرز و استحکام کششی حدود ۷۰-۳۸۰ می‌باشند.
  • چدن چکش‌خوار: از طریق عملیات‌حرارتی چدن سفید به‌دست می‌آید. ساختار چدن چکش‌خوار حاوی گرافیت‌های برفکی است.
  • چدن با گرافیت فشرده: این آلیاژ دارای ساختار گرافیتی و خواص مرتبط با آن است و ترکیبی از خواص چدن خاکستری و سفید را ارائه می‌دهد. ساختار میکروکریستالی در اطراف ورقه‌های تیغه‌ای گرافیت که به هم متصل هستند تشکیل‌شده‌است. آلیاژی مانند تیتانیوم برای جلوگیری از تشکیل گرافیت کروی استفاده می‌شود. این نوع چدن‌ها در مقایسه با نوع خاکستری، استحکام کششی و شکل پذیری بهتری دارند. همچنین، ساختار میکروکریستالی و خواص آن را می توان از طریق عملیات حرارتی یا افزودن آلیاژهای دیگر تنظیم کرد.

چدن چگونه ساخته‌می‌شود؟

فرایند ساخت چدن‌ها علت اصلی نحوه نامگذاری آن‌هاست. ابتدا آهن را تا لحظه ذوب شدن درون کوره گرم می‌کنند‌. سپس فلز مذاب سرد و قالب‌گیری می‌شود(فلز سخت می‌شود و دانه‌ها درون فلز شکل میگیرند). سپس فلز مجددا ذوب می‌شود.

در طول مرحله ذوب مجدد، فلز از طریق اضافه کردن عناصر آلیاژی و حرارت‌دهی، دارای ویژگی‌های فلزی جدیدی می‌شود. اغلب در این مرحله است که فلز در یکی از چهار زیرگروه گفته‌شده قرار می‌گیرد.

چدن‌ها سیالیت بهتری نسبت به فولاد دارند. این فلز همچنین نقطه ذوب پایینی دارد. این دو ویژگی، چدن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای ریخته‌گری تبدیل می‌کند. یکی از دلایل محبوییت چدن‌ها هم همین ویژگی‌هاست. با پیشرفت فناوری‌های ساخت فولاد، استفاده از چدن‌ها در طول چندین قرن گذشته کاهش‌یافته‌است.

چدن‌ها در کجا به مصرف می‌رسند؟

این آلیاژ در مواردی به کار می‌رود که به دنبال سختی و مقاومت در برابر سایش هستیم و خواص ساختاری اهمیت کمتری دارند. چدن‌ها مدت‌ها قبل از متداول‌شدن فولاد، محبوب بوده‌اند. اما امروزه فولاد مصارف بیشتری دارد و در پروژه‌های مختلف می‌تواند اصلاح‌شده و دارای خواص ساختاری موردنظر شود.

چدن‌ها به علت پایین بودن عناصر آلیاژی و سادگی روش ساخت، قیمت کمتری نسبت به فولاد دارند. به همین دلیل استفاده آن در سراسر جهان بسیار مرسوم است. در زیر به مواردی از این کاربرد‌ها اشاره‌شده‌است:

  • صفحات ترمز
  • چرخ‌دنده‌ها و صفحات چرخ‌دنده
  • دندانه زنجیری
  • زنجیر
  • ماشین‌آلات
  • وسایل آشپزی
  • قطعات تزئینی
  • بلوک‌های موتور
  • انواع میله‌ها
  • وسایل حفاری و استخراج

برخی واژه‌های تخصصی

چدن: cast iron

انعطاف‌پذیر: ductile

چکش‌خوار: malleable

ذوب مجدد: remelting

سیالیت: fluidity

گرافیت تیغه‌ای: blade graphite

گرافیت برفکی: flake graphite

اشتراک گذاری پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سیزده − ده =

بازگشت به مقالات