همه چیز درباره آلیاژ چدن

یکی از پر کاربرد ترین آلیاژ های مورد نیاز در صنایع گوناگون، چدن نام دارد. چدن، در واقع عضوی از خانواده آلیاژهای آهنی می باشد.

یکی از آلیاژهای پرکاربرد در انواع آلیاژهای آهنی، چدن می باشد. چدن درصد کربن و سیلیسیم بالاتری نسبت به فولاد دارد.

این آلیاژ در انواع چدن سفید، خاکستری، نشکن، چکش خوار و گرافیت فشرده تولید می گردد.

اصلی ترین عناصر تشکیل دهنده ی چدن، عموماً آهن، کربن و سیلیسیم هستند؛ ولی عناصر دیگری مثل فسفر، گوگرد، منگنز و غیره نیز ممکن است در این آلیاژ استفاده شود.

چدن ها، انواع مختلفی دارند در شکل ها و انواع متفاوت تولید و در بازار عرضه می شود. هر کدام از انواع چدن ها، دارای خصوصیات و ویژگی های اختصاصی خود هستند.

چدن در صنعت ساختمان سازی، کاربرد پایینی دارد. ولی در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی در بعضی وسایل چدنی، مورد استفاده قرار می گیرد.

ترکیب شیمیایی چدن:
همان طور که در اول مقاله گفته شد، چدن ها، از ترکیب عناصر اصلی و فرعی تولید می گردد. 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 92 درصد آهن، 2 الی 4 درصد کربن و 1 الی 3 درصد سیلیسیم با یک دیگر ترکیب می شود و در حدود یک درصد دیگر هم به عناصر دیگر اختصاص داده می شود و چدن ساخته می شود.

این عناصر عبارت اند از:

• سدیم.
• کروم.
• آلومینیوم.
• منیزیم.
• مس.
• وانادیم.
• دیگر فلزات.

ویژگی های چدن:

• بدون داشتن حالت خمیری از جامد به مایع تبدیل می شود.
• قابلیت چکش خواری.
• سخت و شکننده بودن.
• تأخیر در زنگ زدگی.
• مقاوم در برابر حرارت مقاوم.
• به صرفه بودن و قیمت مناسب.
• انواع و کاربردهای متفاوت.
• سنگینی وزن.

نقطه ذوب چدن:
چدن ها به دلیل ناخالصی هایی که دارد، در برابر بقیه عناصر، نقطه ذوب پایین تری دارد. نقطه ذوب چدن حدوداً بین 1420 تا 1470 درجه کلوین است.

انواع چدن:
چدن ها، ترکیبات شیمیایی متفاوتی دارد. و هر کدام نسبت به ترکیباتش، کاربردها و قابلیت های متفاوتی دارد. در ادامه با چند نمونه از انواع چدن آشنا می شوید.

چدن سفید:
برای تولید چدن سفید، در ترکیبات آن از مقدار کمی کربن استفاده می شود و سریع تر سرد می شود. قسمت عمده کربن به شکل نیمه پایدار (سمنتیت) رسوب می کند و سفتی چدن را زیاد می کند.

چدن سفید را اگر به شکل شکسته شده نگاه کنید، نقره ای رنگ است. چدن سفید، تردی بیش از حد دارد؛ به همین دلیل، برای بیشتر صنایع استفاده نمی شود؛ و فقط در ساخت پروانه های توربین های باد استفاده می شود.

چدن سفید، به خوبی ریخته گری نمی کند و به اندازه بقیه چدن ها، 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 گرافیت های ورقه ای درون آن، دیده می شود.

به این نوع چدن، چدن خاکستری میگویند. یکی از پر کاربردترین و مهم ترین آلیاژهای زیرشاخه ای چدن، چدن خاکستری است.

چدن های خاکستری از دو آلیاژ معروف با نام های GG-20 و GG-25 تشکیل شده است که در صنایع متفاوتی مثل خودروسازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی، ساخت لوله، شیر و اتصالات، پمپ سازی، و ساخت قطعات، تجهیزات و ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

عناصری که در چدن خاکستری به غیر از عنصر آهنی استفاده شده است، به شکل زیر است.

• سیلیسیم:0/5 الی1/5 درصد.
• منگنز: 0/2 الی 0/8 درصد.
• فسفر: زیر 0/1 درصد.
• کربن: 3/5 الی 4 درصد.
• گوگرد: زیر 0/06 درصد.

به دلیل شکل گرافیکی متفاوت چدن های خاکستری، چدن های خاکستری به چند دسته تقسیم می شود که این دسته ها عبارت اند از:

• چدن خاکستری با گرافیت ورقه ای یا پولکی.
• چدن خاکستری با گرافیت کروی.
• چدن های خاکستری با گرافیت کلوخه ای یا شکوفه ای.
• چدن خاکستری چشم گاوی.
• چدن نشکن (چدن داکتیل).

یکی از نوین ترین نوع چدن، چدن نشکن می باشد. این نوع چدن، در قرن بیستم تولید شده است.

چدن نشکن، استحکام بسیار بالایی دارد و از چدن های خاکستری بهتر عمل می کند.

چدن نشکن در صنایعی مانند لوله سازی و خودروسازی کاربرد بسیاری دارد.

از چدن های نشکن به دلیل استحکام و ماشین کاری خوبی که دارد، در صنعت حمل و نقل برای ساخت میل لنگ ها استفاده می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی انواع چدن:

• مقاومت گسترده در برابر فرو رفتگی و سایش.
• شکل پذیری خوب بدون شکست.
• دارا بودن خاصیت الاستیسیته.
• انعطاف پذیری بالا.
• دارای مقاومت کششی بسیار.
• استحکام در برابر خستگی.