چدن چیست؟
چدن یک آلیاژ است که عمده آن را آهن تشکیل می‌دهد. علاوه بر آهن که حدود 90 درصد این آلیاژ را شامل می‌شود فلزاتی دیگری مانند کربن، سیلیسیم، منگنز، فشفر، گوگرد، آلومینیوم و مس نیز در تشکیل چدن نقش دارند.
ویژگی‌های چدن
از ویژگی‌های چدن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت در برابر خوردگی
- مقاومت در برابر فشار
- مقاومت در برابر حرارت
- وزن سنگین
- ترد و شکنندگی
- قابلیت ریخته‌گری خوب
- دمای ذوب کمتر به فولاد
انواع چدن
چدن خاکستری:
به دلیل رنگ خاکستری مقطع شکست چدن های با گرافیت ورقه ای یا لایه ای، از اصطلاح چدن خاکستری برای نامگذاری آن ها استفاده شده است. چدن خاکستری ریزساختار گرافیتی خاصی دارد که باعث می‌شود مقطع شکست آن به رنگ خاکستری باشد.
چدن خاکستری از آلیاژ‌های پر کاربرد در صنعت، به ویژه صنایع خودرو سازی ،ساخت لوله و اتصالات، شیرآلات و ساخت قطعات و ماشین آلات صنعتی می‌باشد.
درصد حدودی عناصر چدن خاکستری به‌صورت زیر می‌باشد و مابقی آن آهن است:
- کربن : ۴-۳٫۵ درصد
- گوگرد : زیر ۰٫۰۶ درصد
- سیلیسیوم : ۱٫۵-۰٫۵ درصد
- منگنز : ۰٫۸-۰٫۲ درصد
- فسفر : زیر ۰٫۱ درصد
وجود گرافیت در چدن خاکستری، ضریب اصطکاک و ارتعاشات را کاهش داده و قابلیت براده برداری را افزایش می‌دهد. چدن خاکستری در مقابل فشار و فرسودگی مقاوم بوده ولی قابلیت چکش خواری ندارد.
وجود کربن در این چدن باعث کاهش نقطه ذوب می‌شود.
چدن داکتیل:
این چدن بعد از جنگ جهانی دوم وارد صنعت شد و با توجه به خواص خوب مکانیکی که داشت کاربرد های مهمی در صنعت پیدا کرد و به علت کاربرد بالای آن و استحکام خوب آن رفته رفته جای فولاد را گرفت.
ویژگی هایی مانند مقاومت به سایش عالی، نقطه ذوب پایین، قابلیت خوب ماشین کاری و انعطاف پذیری آن را به گزینه مطلوبی در صنعت تبدیل کرده است. گرافیت در این چدن به شکل کره است که باعث شده با نام چدن گرافیت کروی نیز شناسایی شود.
برای تولید چدن داکتیل، آلیاژهایی چون نیکل، منیزیم و سیلیسیم به چدن مذاب اضافه می‌گردد.
مزیت چدن داکتیل نسبت به خاکستری:
نسبت تعریف شده وزن به مقاومت در چدن های داکتیل این اجازه را می دهد که قطعاتی با وزن تقریبا 50 % کمتر و تحمل فشار بیشتر در مقایسه با چدن های خاکستری تولید شوند.
چدن سفید:
همانطور که از نامش پیداست رنگ این نوع چدن سفید است و مقدار کربن در این چدن نسبت به سایر انواع چدن کمتر است که باعث کاهش انعطاف پذیری چدن سفید می‌شود.در مقابل استحکام فشاری و مقاومت سایشی آن عالی است. سرعت سرد کردن چدن سفید بیشتر از سایر چدن ها است.
به‌طوری که بخش زیادی از کربن به صورت Fe۳C رسوب می کند. این فاز که سمنتیت نام دارد، سختی را افزایش و انعطاف پذیری را کاهش می دهد. قابلیت ریخته گری چدن سفید به خوبی سایر چدن ها نیست. زیرا نقطه انجماد آن بالاتر است. از چدن سفید عموما در ساخت وسایل کوچک استفاده می شود. سطح مقطع چدن سفید دانه های ریز و درشتی دارد.
همچنین بخوانید: [راهکارهای طلایی برای افزایش طول عمر شیرآلات صنعتی]
چدن‌های مالیبل یا چکش خوار:
چدن‌های چکش‌خوار با دیگر انواع این فلز به واسطه نوع ریخته گری آنها فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است. بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود.
جهت ایجاد گرافیت‌های کروی فشرده و حصول خواص مکانیکی مانند استحکام و چکش خواری، عملیات آنیل کردن انجام می‌گیرد.
چدن با گرافیت فشرده:
چدن با گرافیت فشرده را ما بین چدن خاکستری با گرافیت ورقه ای و چدن نشکن با گرافیت کروی به شمار آورد . این نوع چدن در مقایسه با چدن خاکستری دارای استحکام بالاتر و هم چنین انعطاف پذیرتر است. در حالیکه نسبت به چدن نشکن انقباض حاصل از انجماد کمتری دارد.