چدن چیست انواع چدن و کاربرد هرکدام [جامع‌ترین مقاله]

آلیاژها به دو دسته آهنی و غیر آهنی تقسیم می‌شوند که چدن، جزو آلیاژهای آهنی محسوب می‌شود. از چدن در صنایع مختلف و به منظور تولید تجهیزات گوناگون استفاده می‌شود و دلیل پرمصرف بودن آلیاژ چدن نیز، ویژگی‌های متمایز و مثبت آن است. چدن تشکیل شده از سه عنصر اصلی آهن، کربن و سیلیسیم است که کربن با داشتن 2 تا 4 درصد، بیشترین عنصر چدن است و میزان سیلیسیم موجود در آن نیز بین 1 تا 3 درصد است.

چدن دارای ویژگی‌هایی مانند قابلیت چکش‌خواری، سخت و شکننده بودن، مقاومت در برابر آسیب‌هایی مانند زنگ زدگی و مقاومت در برابر حرارت است. امروزه استفاده از چدن برای تولید تجهیزات مختلف نسبت به گذشته بیشتر شده است. تجهیزات و وسایل تولید شده با چدن، از مقاومت بالا در برابر عوامل مختلف برخوردار بوده و عمر طولانی نیز دارند.

کربن موجود در چدن یا به شکل پایدار است که خود را به صورت گرافیت نشان می‌دهد و یا به شکل ناپایدار است که خود را به صورت سمنتیت نشان می‌دهد. چدن‌ انواع مختلفی دارد که کربن هر کدام شکل خاص خود را دارند و هر کدام از انواع آن نیز کاربرد خاص خود را دارند. برای آشنایی با انواع چدن و کاربرد هر کدام، ما را در این مقاله همراهی کنید.

انواع چدنهای مختلف و کاربرد هر کدام

در صنایع مختلف برای تولید تجهیزات کاربردی، از آلیاژهای فلزی و غیر فلزی استفاده می‌شود که چدن نیز یکی از آلیاژهای فلزی بسیار کاربردی و محبوب است‌. نمونه مرسوم و ملموس استفاده از چدن برای تولید تجهیزات نیز، تولید ظروف آشپزخانه است که این ظروف بسیار مقاوم هستند و بسیاری از ما با آن‌ها آشنایی داریم. اما استفاده از چدن فراتر از این مورد رفته است و در صنایع مختلف می‌توان شاهد استفاده از چدن برای تولید تجهیزات کاربردی مختلف بود.

چدن، آلیاژی است که انواع مختلفی دارد و به دلیل ویژگی‌های متفاوتی که هر کدام از انواع چدن‌ها دارند، کاربرد هر کدام نیز متفاوت است. بنابراین برای آشنایی بیشتر با کاربرد چدن، باید ابتدا با انواع آن آشنایی پیدا کرد. ما در ادامه ضمن معرفی و بررسی انواع چدن، به کاربرد‌های هر کدام نیز پرداخته‌ایم.

چدن خاکستری

مشخصه چدن خاکستری، رنگ خاکستری آن در هنگام شکست قسمت ورقه‌ای فلز است. در چدن خاکستری، درصد زیادی از کربن وجود دارد و یا کل آن به حالت گرافیتی است. به دلیل وجود کربن در چدن، پوسته‌های گرافیتی در آن ایجاد می‌شود که در صورت ترک خوردن، مانع از شکستن راحت و سریع آن می‌شود و در صورت شکستن نیز، گرافیت‌های جدید ایجاد می‌شود. امکان تغییر ساختار زمینه و اندازه ورقه‌های گرافیتی، با کنترل سرعت سرد شدن مذاب وجود دارد. به دلیل وجود ماده گرافیتی، این نوع چدن قابلیت تراش خوری و روانکاری مناسبی دارد.

چدن خاکستری از ویژگی‌ها و مشخصاتی مانند، قابلیت ماشین‌کاری، انتقال‌ حرارت، جذب نوسانات ارتعاشی و مقاومت در برابر سایش برخوردار است. از چدن خاکستری در زمینه خودروسازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی، تولید قطعات و تجهیزات ماشین‌آلات صنعتی، ساخت شیرآلات و لوله و پمپ‌سازی استفاده می‌شود. همچنین چدن خاکستری مذاب نیز به دلیل داشتن سیالیت بیشتر، در هنگام انجماد به خوبی منبسط شده و به همین دلیل در صنایع مختلف مانند، کشاورزی، نساجی و خودروسازی کاربرد دارد.

چدن سفید

چدن سفید یکی دیگر از انواع چدن است که کربن موجود در آن به صورت ترکیبی و در قالب سمنتیت وجود دارد. هنگام شکسته شدن چدن سفید، ترک‌های سفید رنگی در آن به وجود می‌آید و دلیل این امر، وجود ناخالصی‌هایی به نام کاربید در آن است. با وجود سخت بودن چدن سفید، اما این چدن شکننده بوده و به دلیل پایین بودن سیلیکون، نقطه ذوب پایینی نیز دارد. اما با رسوب کربن موجود در چدن سفید، ذرات بزرگی به وجود می‌ایند که سبب مقاومت بالای چدن می‌شوند. چدن سفید قیمت مناسبی دارد و در برابر سایش نیز مقاوم است. به دلیل شکننده بودن چدن سفید، از آن در همه صنایع استفاده نمی‌شود. متداول‌ترین کاربرد چدن سفید، ساخت پروانه توربین‌های بادی است.

چدن داکتیل یا نشکن

چدن‌های نشکن نسبت به چدن خاکستری از مقاومت و استحکام بالاتری برخوردار هستند. این نوع چدن از کربن، سیلیسیوم، منگنز، فسفر، مس و غیره تشکیل شده است. در چدن داکتیل یا نشکن، منگنز وجود دارد و به همین دلیل گرافیت‌های ورقه‌ای به گرافیت‌های کروی تبدیل می‌شوند. بنابراین در چدن داکتیل یا نشکن، گرافیت‌های کروی وجود دارد. به منظور ساخت این آلیاژ، باید مقدار آلیاژهای مصرفی کنترل شود زیرا درصورتی که مقداری اکسیژن و گوگرد با منگنز ترکیب شود، حالت کروی گرافیت آن را از بین می‌برد. این نوع چدن، انعطاف‌پذیری بالایی دارد و از قابلیت ماشین‌کاری برخوردار است.

کروی بودن گرافیت‌های چدن داکتیل، تنش قطعه را به حداقل می‌رساند. از چدن داکتیل یا نشکن در صنایع خودروسازی، لوله‌سازی، صنعت حمل و نقل و ساخت میل لنگ استفاده می‌شود.

چدن مالیبل یا چکش خوار

با انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید، چدن چکش خوار یا مالیبل به وجود می‌آید و زیر ساخت آن نیز گرافیت شبه کروی در زمینه فریتی یا پرلیتی است. در تولید این چدن، سیلیکون کمتری استفاده شده و به همین دلیل این چدن، در برابر دمای پایین مقاومت بهتری دارد. چدن مالیبل به خوبی شکل می‌گیرد و مقاومت کششی بالایی دارد.

به دلیل تبدیل کاربید آهن به گرافیت شبه کروی با خواص مکانیکی اصلاح شده، چدن سفید به چدن چکش‌خوار تبدیل می‌شود. از ویژگی‌های چدن چکش‌خوار می‌توان به سخت و شکننده بودن، قابلیت ماشین‌کاری ساده و قیمت مناسب اشاره نمود. از چدن مالیبل برای تولید تجهیزات کشاورزی، اتومبیل، اتصالات لوله، براکت، واشر، تجهیزات الکتریکی و صنایع معدنی استفاده می‌شود. همچنین این نوع چدن برای تولید تجهیزات و اتصالات آب و گاز نیز بسیار کاربردی است.

چدن گرافیت فشرده

چدن گرافیت فشرده، شامل 20 درصد گرافیت کروی و 80 درصد گرافیت فشرده است و گرافیت ورقه‌ای ندارد. چدن گرافیت فشرده، چدنی بین چدن خاکستری و چدن نشکن است، زیرا گرافیت آن کروی است اما گرافیت کروی آن درصد کمی از اجزای تشکیل‌دهنده آن را پوشش داده و استحکام و انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به چدن نشکن دارد و نسبت به چدن خاکستری، از انقباض حاصل از انجماد بیشتری برخوردار است. امکان تنظیم ساختار زمینه این چدن‌ها با افزودن عناصر آلیاژی یا عملیات گرمایی وجود دارد. از چدن گرافیت فشرده برای تولید تجهیزاتی مانند، سرسیلندرهای موتور، محافظت و جلوگیری از آتش‌سوزی توربین، قالب شمش‌ریزی و غیره استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری

آلیاژها دو نوع آهنی و غیرآهنی دارند که چدن، آلیاژی آهنی و کاربردی است که از سه عنصر، کربن، آهن و سیلیسیم تشکیل شده است. آلیاژ چدن دارای ویژگی‌هایی مانند چکش‌خواری و مقاومت در برابر حرارت و زنگ زدگی است. درصد زیادی از چدن را کربن و سیلیسیم تشکیل داده‌اند. از چدن در صنایع مختلف و برای تولید تجهیزات گوناگون استفاده می‌شود. کربن موجود در چدن، خود را به دو صورت پایدار و ناپایدار نشان می‌دهد که کربن پایدار خود را به صورت گرافیت و کربن ناپایدار نیز به صورت سمنتیت نشان داده می‌شود.

چدن دارای انواع مختلفی شامل، چدن خاکستری، چدن سفید، چدن داکتیل یا نشکن، چدن مالیبل یا چکش خوار و چدن گرافیت فشرده است که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد. ما در این مقاله به معرفی چدن و انواع چدن و کاربردهای هر کدام پرداختیم. مجموعه تجارت گرام، یکی از مجموعه‌های معتبر و شناخته‌شده است که در زمینه عرضه تجهیزات فلزی کاربردی فعالیت دارد و می‌توان باکیفیت‌ترین انواع چدن را با مناسب‌ترین قیمت از این مجموعه تهیه نمود.