آلیاژهای آهنی، سالهاست که جهان را در برگرفتهاند و در تمام صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. چدن یکی از این آلیاژها است که در ترکیب شیمیایی آن از آهن، کربن، سیلیسیم و دیگر عناصر افزودنی از جمله منگنز و گوگرد استفاده میشود. قطعات بسیاری در صنعت، از چدن و یکی از اعضای خانواده آن تولید میشوند. چدنها نیز وابسته به نوع عملیاتی که روی آنها انجام شده و ترکیب شیمیایی خود، انواع مختلفی دارند.
انواع چدن، از چدن خاکستری گرفته تا داکتیل، ویژگیهای خاص خود را دارند و با توجه به این قابلیتها مورد استفاده قرار میگیرند. ریخته گری چدن، در صورتی که به بهترین شکل انجام شود، حداقل عیوب را به همراه خواهد داشت. پیشنهاد ما نیز به شما این است که اگر قصد سفارش قطعات چدنی را دارید به یک شرکت یا کارگاه معتبر سفارش خود را دهید؛ تا یک قطعه با کیفیت بالا و با کمترین عیوب را تحویل بگیرید. ما در مجموعه متالکست همیشه سعی میکنیم مطابق آخرین استانداردهای روز دنیا قطعات ریخته گری شما را بسازیم. جهت بررسی کیفیت و اطلاعات بیشتر از خدمات ریخته گری چدن و کیفیت آن میتوانید روی لینک کلیک کرده و یا با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
با توجه به اهمیت چدن و انواع آن در صنعت، این مقاله را در پاسخ به سوال چدن چیست و چه انواعی دارد نوشتهایم.
ارتباط با کارشناسان متالکست
جهت ارتباط با کارشناسان متالکست برای دریافت مشاوره رایگان، ثبت سفارش قطعه یا استعلام قیمت ریختهگری انواع آلیاژها، فقط کافیست فرم زیر را پر کنید. کارشناسان ما به سرعت با شما تماس خواهند گرفت.
چدن چیست؟
اولین بخش مقاله را به پاسخ به سوال چدن چیست و تعریف آن میپردازیم تا درک سایر مفاهیم نیز سادهتر شود.
در صنعت، همه ما نام فولاد و چدن را به وفور میشنویم. علت آن، نفوذ غیر قابل انکار آهن و آلیاژهای آهنی به زندگی بشر است. فولاد و آهن، دو خانواده بزرگ از آلیاژهای آهنی هستند که هر کدام بنابر ویژگیهایی که دارند، مورد استفاده قرار میگیرند. تفاوت اصلی آنها نیز در درصد کربن و سیلیسیمی است که در چدن، بالاتر از فولاد است. به طور کلی، چدن ۲.۱ درصد تا ۴ درصد کربن و ۱ تا ۳.۵ درصد سیلیسیم دارد. به ترکیب شیمیایی این آلیاژها نیز متناسب با ویژگیهایی که نیاز است، عناصر دیگر افزوده میشود.
تاریخچه ساخت آلیاژ چدن و ورود آن به زندگی بشر
بررسی باستان شناسان، استفاده از آهن را به بیش از ۶ هزار سال پیش از میلاد مسیح نسبت میدهد که در ساخت سرنیزه و زیورآلات کاربرد داشت. با این حال، ذوب این فلز و احیای آن در آن زمان قابل انجام نمیشد و به اعتقاد برخی، فلز آهن یک محصول جانبی باارزش از فرایند تولید مس به شمار میرفت. با این حال، شروع دنیای متالورژی آهن در صنعت، به زمانی اطلاق میشود که نحوه ذوب مگنتیت کشف شد و پس از آن نیز توانستند که فلزات را از طریق کوئنچ کردن، سخت کنند. این زمان، به حدود ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح باز میگرد.
در نهایت، ریخته گری مدرن آهن به سال ۱۳۲۵ میلادی نسبت داده میشود. معرفی لوله های آب چدنی، در قرن ۱۵ اتفاق افتاد که از موفقیتهای بزرگ در زمینه تولید چدن به شمار میرود. در سال ۱۷۰۹، یکی از بزرگترین پیشرفتها در حوزه تولید آهن اتفاق افتاد که در آن، کک به عنوان سوخت کوره برای تولید این فلز معرفی گردید. یوهان مریتس به عنوان یکی از اساتید برجسته ریخته گری سوئیس نیز در سال ۱۷۱۵، ریخته گری لوله توپ و ماشینکاری سوراخ آن را توسعه داد که شروعی برای فنارویهای پیشرفتهتر بود. فرانسویها نیز گامی بلند در حوزه تولید چدن برداشتند و با توسعه چدن مغز سفید چکشخوار، ذات شکننده جدن را زیر سوال بردند.
در اواخر دهه ۱۹۲۰، صنعت تولید چدن از ساخت دو نوع خاکستری و سفید با حداکثر استحکام ۸۰ تا ۱۰۰ مگاپاسکال فراتر رفت و با کمک تلقیح آهن با افزودن سیلیسید کلسیم، ساخت چدن خاکستری با استحکام کششی ۵۰۰ مگاپاسکال نیز فراهم آمد. به همین ترتیب و به مرور، در سایر کشورهای جهان تولید چدن بهبود یافت و انواع چدن با استحکامهای بالاتر تولید شدند.
انواع چدن و ویژگی های هر یک
چدن، انواع مختلفی دارد که البته، هر کدام ترکیب شیمیایی و ویژگیها و در نتیجه کاربردهای متفاوتی نیز دارند. این بخش از مقاله را به شرح هر یک از این انواع چدن در ریخته گری اختصاص دادهایم؛ هرچند که هر یک از آنها به تفصیل در سایر مقالات متالکست مورد بررسی قرار گرفتهاند.
| نام تجاری | شکل کربن | ساختار زمینه | رنگ سطح شکست | ساختار نهایی پس از |
| چدن خاکستری | گرافیت لایه ای | پرلیت | خاکستری | انجماد |
| چدن نشکن | گرافیت کروی | فریت، پرلیت، آستنیت | خاکستری – نقره ای | انجماد یا عملیات حرارتی |
| چدن با گرافیت فشرده | گرافیت کرمی شکل فشرده | فریت، پرلیت | خاکستری | انجماد |
| چدن سفید | کاربید آهن | پرلیت، مارتنزیت | سفید | انجماد یا عملیات حررتی |
| چدن خالدار | گرافیت لایه ای + کاربید آهن | پرلیت | مذاب (مولتد) | انجماد |
| چدن مالیبل | گرافیت تمپر شده | فریت، پرلیت | خاکستری – نقره ای | عملیات حرارتی |
| چدن نشکن آستمپر شده | گرافیت کروی | بینیت | خاکستری – نقره ای | عملیات حرارتی |
| در ادامه به بررسی هریک از موارد بالا میپردازیم | ||||
چدن سفید
اگرچه در مقاله چدن سفید متالکست، به تفصیل به بررسی این نوع از انواع چدن ها پرداختهایم، اما در این بخش از مقاله نیز آن را معرفی خواهیم کرد.
اگر ترکیب شیمیایی چدن حاوی ۱.۸ تا ۳.۶ درصد کربن و ۰.۵ تا ۱.۹ درصد سیلیسیم بوده و نرخ انجماد به اندازه کافی سریع باشد، چدن سفید حاصل میشود. ریزساختار این چدن شامل کاربید آهن و پرلیت است و ساختاری نسبتا سخت و ترد دارد. علت نامگذاری آن نیز سطح شکست سفید آن است.
با توجه به تردی بیش از حد چدن سفید، در اغلب صنایع مورد استفاده قرار نمیگیرد و بیشترین کاربرد آن در ساخت پروانه توربینهای بادی است. با این حال، مقاومت به فرسایش و قیمت پایین آن باعث شده تا مقرون به صرفه باشد. هر چند به دلیل دمای انجماد بالای آن، ریخته گری آن به سختی انجام میشود. البته ریخته گری چدن اصول خاص خود را دارد. برای شناخت بیشتر ریخته گری چدن، توصیه میکنیم مقاله مربوطه را در وبلاگ ما مطالعه نمایید.
چدن خاکستری
در میان اسم انواع چدن، نام چدن خاکستری به چشم میخورد، اما منظور از آن چیست؟
اگر ترکیب شیمیایی چدن حاوی ۲.۵ تا ۴ درصد کربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم بوده و نرخ انجماد کنترل شده باشد، چدن خاکستری حاصل میشود. بر مبنای مقدار کربن، چدنهای خاکستری را به هیپویوتکتیک (تا ۳.۶ درصد وزنی کربن) و هیپریوتکتیک دسته بندی میکنند.
رشتههای گرافیتی از مشخصههای مهم ریزساختار چدن خاکستری است که در متالوگرافی چدن نیز قابل مشاهده و تایید خواهد بود. سطح شکست خاکستری به دلیل گرافیتهای ورقهای و رشتهای نیز عامل نامگذاری این چدن بوده است.
در کاربردهایی که استحکام فشاری و پایداری ابعادی مورد نیاز است، استفاده از چدن خاکستری میتواند گزینه اقتصادیتر نسبت به فولادهای پراستحکام باشد. امروزه به علت سهولت ریختهگری و مقرون به صرفه بودن، حدود ۷۵ درصد وزنی تمام قطعات ریختهگری از چدن خاکستری است.
از جمله کاربردهای چدن خاکستری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- قطعات در معرض فشار تا دمای ۳۴۵ درجه سانتیگراد
- شیرها، فلنجها و اتصالات لوله
- لوله و اتصالات فاضلاب
- ساخت قطعات خودرو
- ساخت بدنه موتورهای الکتریکی
برای شناخت بیشتر چدن خاکستری، روی لینک کلیک نمایید تا با مقاله مرتبط آن در متالکست، این نوع آلیاژ چدنی را بهتر بشناسید.
چدن چکش خوار یا مالیبل
با عملیات حرارتی و آنیل چدن سفید تا دمای ۹۰۰ درجه سانتیگراد، یکی دیگر از انواع چدن به نام چدن مالیبل بدست میآید که طی این فرایند، کاربید آهن تجزیه شده و ذرات گرافیت کروی دور هم جمع میشوند. این فرایند، خواص مکانیکی چدن سفید را بهبود میبخشد. از کاربردهای چدن چکشخوار میتوان به استفاده در صنایع اتصالات، خودروسازی، قطعات کشاورزی، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی اشاره کرد. این کاربردها به دلیل ویژگیهایی چون استحکام در عین چکش خواری بدست آمده است. شما میتوانید با کلیک روی لینک، درباره چدن مالیبل بیشتر بخوانید.
چدن نشکن یا داکتیل
برای ایجاد چدن نشکن، مقدار کمی منیزیم ( حدود ۰.۱ درصد) به مذاب که حاوی ۳ تا ۴ درصد کربن و ۱.۸ تا ۲.۸ درصد سیلیسیم است، اضافه میشود. ریزساختار چدن نشکن دارای زمینه فریتی، پرلیتی، یا هر دو با گرافیتهای کروی است. به طور کلی، چدن داکتیل ترکیبی از خواص چدن خاکستری و فولاد را دارد به گونهای که تنوع خواص این چدنها را نمیتوان در مواد آهنی دیگر یافت. این آلیاژ چدنی، دارای سیالیت و قابلیت ریختهگری خوب، ماشینکاری عالی و مقاومت به سایش مناسب است. به علاوه، بعضی خواص چدن نشکن از قبیل استحکام، چقرمگی، شکل پذیری، قابلیت کارگرم و سختی پذیری مطلوب شبیه به خواص بعضی فولادها است.
درباره این نوع از انواع چدن که بیشترین کاربرد آن در صنعت خودرو و لوله سازی است، میتوانید در متالکست بیشتر بخوانید. بهاین منظور، با کلیک روی لینک، به مقاله چدن داکتیل مراجعه کنید.
چدن گرافیت فشرده
یکی دیگر از انواع چدن، چدن گرافیت فشرده یا کرمی شکل (به اختصار CGI) است که ساختار گرافیتی خاصی دارد. گرافیت در آن به صورت لایههای فشرده با شکل موزاییک قرار گرفتهاند که منجر به مقاومت به تنشهای مکانیکی و حرارتی میشود. از دیگر ویژگیهای آن نیز میتوان به مقاومت به خوردگی و سایش و قابلیت تزریق دقیق اشاره کرد.
از چدن گرافیت فشرده در تولید قطعات مختلف از جمله بلوک موتورها، سیلندرها و بخشهای مختلف صنعت خودرو استفاده میشود.
چدن مقاوم به سایش
چدنهای آلیاژی که مطابق با استاندارد ASTM A 532 تولید میشوند، به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود مقاومت به سایش بالایی دارند. یکی دیگر از این انواع چدن، که در ترکیب آن از نیکل و کروم استفاده میشود، با نام چدن نایهارد یا نیکل سخت، شناخته میشود.
این چدن که در تیپهای مختلف A، B، C و D تولید میشود، در متالکست به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. با کلیک روی لینک، درباره چدن نایهارد بیشتر بخوانید.
انواع چدن چه کاربردی دارند؟
کاربرد هر یک از انواع چدن، با توجه به ویژگیهایی که دارند مشخص میشود. چرا که برخی، استحکام بالاتری داشته و دیگری چکشخوارتر است. با این حال میتوان در یک دسته بندی، موارد زیر را از کاربردهای این آلیاژها دانست:
- ساخت انواع لوله فاضلاب
- تولید دیسک ترمز
- زنجیر چرخ
- ظروف آشپزخانه
- تجهیزات معدن
- چرخدنده و صفحهدنده
- ساخت لوازم آتشبازی
تولید چدن
با توجه به ترد بودن انواع چدن و همچنین پیچیدگی قطعات صنعتی چدنی، بهترین روش برای ساخت آن ریخته گری است. ریخته گری چدن اصول خاص خود را دارد و باید با دقت کافی انجام شود تا حداقل عیوب در قطعات ایجاد گردد. در این خصوص، در مقاله ریخته گری چدن در متالکست بحث کردهایم.
استانداردها در دسته بندی انواع چدن
چدنها، بر اساس چندین استاندارد مختلف و با توجه به شکل گرافیتهای خود دسته بندی میشوند. سه استاندارد مهم در دسته بندی انواع چدن را میتوان این چنین دانست:
- استاندارد DIN آلمان: چدن خاکستری
- استاندارد ASTM: چدن داکتیل
- استاندارد اروپایی EN: چدن کروی یا نشکن
مزایای استفاده از چدن
مزایای انواع چدن که موجب افزایش کاربرد آن در صنایع میشوند را میتوان موارد زیر دانست:
- قیمت مناسب
- دوام بالا
- قابلیت چکشخواری برخی انواع
- مقاومت به سایش در برخی انواع
- قابلیت ریخته گری خیلی خوب
- استحکام فشاری بالا
معایب استفاده از چدن
از جمله معایب انواع چدن که استفاده آن را محدود میکنند نیز میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
- استحکام کششی پایین
- مقاومت به ضربه پایین
- قابلیت جوشکاری ضعیف
- تردی و شکنندگی بسیاری از انواع آن
- ماشینکاری ضعیف
- نسبت وزن به استحکام بالا
سخن پایانی
چدن، از پرکاربردترین آلیاژهای آهنی در صنعت به شمار میرود که در انواع مختلف از جمله داکتیل، مالیبل، سفید و خاکستری تولید میشود. انواع چدن را میتوان در صنعت خودرو، ظروف آشپزخانه، آب و فاضلاب و معدن مورد استفاده قرار داد. قیمت مناسب، دوام بالا و سایر ویژگیهایی چون مقاومت به سایش و استحکام بالا در برخی انواع منجر به افزایش کاربرد انواع چدن شده است.
برای کاهش عیوب در قطعات، ریخته گری باید در بالاترین کیفیت و دقت انجام شود که توسط متخصصین متالکست، این خدمات به شما ارائه داده میشود. جهت دریافت این خدمات، با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
سوالات متداول
انواع چدن از چه ساخته میشوند؟
چدن، آلیاژی از آهن است که ۲ تا ۴ درصد کربن دارد و در ترکیب شیمیایی آن از سایر عناصری چون سیلیسیم و منگنز نیز استفاده میشود.
آیا چدن از فولاد بهتر است؟
این سوال، سوالی نادرست است. چرا که وابسته به یک کاربرد، هر یک از این انواع آلیاژ میتواند گزینه مناسبتری باشد. در مجموع چدن استحکام بالاتری نسبت به فولاد دارد اما فولاد دارای استحکام کششی بیشتری است و این مهمترین تفاوت این دو آلیاژ آهنی است.
چدن ارزانتر است یا فولاد؟
به طور کلی، چدن معمولا از فولاد ارزانتر است چرا که هزینه مواد، انرژی و نیروی کار کمتری برای تولید محصول نهایی نیاز دارد.
