کاربرد چدن در صنایع مختلف

چدن امروزه کاربرد بسیار زیادی در صنایع دارد. در این مقاله در رابطه با چدن و کاربرد آن در صنایع مختلف خودروسازی و ساختمان صحبت خواهیم کرد. به طور کلی چدن یک آلیاژ آهنی به حساب می‌آید که از کربن، سیلیسیم و آهن به وجود آمده است. در ادامه بیشتر در این باره صحبت خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

چدن چیست؟

فلزات به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی خاصی که دارند نقش مهمی را در زندگی روزمره و مدرن انسانی ایفا می کنند. فلزات به صورت طبیعی در طبیعت یافت می‌شوند و دارای خواصی ویژه همچون هدایت الکتریکی، شکل پذیری و چکش خواری هستند. فلزات از اتم‌هایی تشکیل می‌شوند که با پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می‌شوند و همین خاصیت باعث استحکام و مقاومت بالا در آنها می‌شود.

در این بین چدن نیز یکی از انواع فلزات به شمار می رود که از کربن، سیلیسیم و آهن تشکیل شده است. چدن به دلیل خواص فوق‌العاده و منحصر به فرد خود مثل مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و استحکام بالا،  در صنایع مختلف مانند قطعات خودروسازی، ساختمان سازی، ابزار آلات صنعتی، تجهیزات ماشین‌های کشاورزی استفاده می‌گردد.

اهمیت چدن به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آن است که در بالا ذکر کردیم. برای مثال ویژگی مقاومت در برابر زنگ زدگی باعث می‌شود از این فلز به راحتی در محیط‌های مرطوب و در شرایط آب و هوایی سخت استفاده شود. یکی از ویژگی‌های عالی و خاصی که این فلز دارد، ترکیب آن با عناصری مانند سیلیسیم و منگنز است که باعث می‌شود خواص مکانیکی و حرارتی بهبود یافته‌ای را داشته باشد و همین عامل باعث استفاده این فلز در صنایع مختلف شده است. حال که به اهمیت چدن پی بردید، با تجارت گرام همراه شوید تا به بررسی کاربردهای این فلز پرداخته و به سوالات شما پاسخ دهیم.

مزایای چدن چیست؟

فلز چدن به دلیل استحکام و مقاومت بالا در برابر خوردگی زبان زد است. اکثریت افراد ظروف چدنی آشپزخانه را می‌شناسند که بسیار پرکاربرد است. از مزایای اصلی که برای این فلز می‌توان برشمرد: مقاومت بالا در برابر سایش، قابلیت ریخته گری و شکل‌دهی آسان، مقاوم در برابر خوردگی، عایق الکتریکی، مقرون به صرفه، قابلیت نگهداری آسان، هدایت حرارتی خوب و قابلیت نگهداری آسان است.

انواع چدن

فلز چدن بر اساس ترکیبات شیمیایی و ساختار میکروسکوپی، به چند دسته تقسیم‌بندی می‌شود.

چدن داکتیل (Ductile cast iron):

این نوع چدن دارای مقاومت بسیار بالایی است و به دلیل داشتن گره‌های گرافیتی انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سایر چدن‌ها دارد. از چدن داکتیل به عنوان یک ماده مهندسی در بسیاری از فعالیت ها استفاده می‌شود. از این چدن برای ساخت گیربکس و میل لنگ در صنعت خودروسازی استفاده می‌شود.

چدن خاکستری (Gray cast iron):

آلیاژ استفاده شده در این مدل دارای سختی زیادی است. به دلیل وجود ورقه‌های گرافیت در این مدل چدن، ماشین کار آن نسبت به بقیه چدن‌ها بهتر انجام می‌شود. ضمن اینکه لرزش کم، ظرفیت گرما و حرارتی بالایی را دارد. چدن خاکستری را براساس مقاومت کششی تقسیم بندی می‌کنند. مثلاً چدن خاکستری کلاس ۲۰ دارای مقاومت کششی ۲۰۰ مگاپاسکالی است.

این چدن یکی از پرکاربردترین چدن‌ها به حساب می‌آید. چدن خاکستری مذاب سیالیت بیشتری را دارد و در انجماد به خوبی منبسط می‌شود. که این موضوع این فلز را برای استفاده در صنایعی مانند خودروسازی، کشاورزی، نساجی و غیره سازگار می‌سازد.‌

چدن سفید (White cast iron) :

چدن سفید دارای کاربید آهن زیادی است که آن را شکننده می‌کند اما در عین حال مقاومت آن را در برابر سایش افزایش می‌دهد. ضمن اینکه این مدل چدن دارای نقطه ذوب پایینی است.

چدن چکش خوار (Malleable cast iron):

چدن چکش خوار خواصی مشابه چدن داکتیل را دارد. در واقع این یک چدن سفید است که برای تبدیل کاربیدهای آهن به گره‌های گرافیت به طور ویژه و خاصی در معرض حرارت قرار گرفته است. گرافیتی که در چدن چکش خوار شکل می‌گیرد به صورت کروی و گره‌ای است. این مدل همچنین انعطاف پذیری بالایی را دارد و با توجه به سیلیکونی که در ساخت این آلیاژ استفاده شده، در دماهای پایین مقاومت خوبی را از خود نشان می‌دهد. از چدن چکش خوار در اتصالات و تجهیزات الکترونیکی، تجهیزات کشاورزی، واشر، لوله، قطعات ماشین و براکت استفاده می‌شود.

کاربرد چدن در صنایع خودروسازی

چدن یک فلز آهنی بسیار پرکاربرد است. می‌توان اینطور ذکر کرد که هر جایی که نیاز به مقاومت به سایش و سختی بالایی است، اغلب ردپایی از چدن دیده می‌شود. کاربرد چدن در صنایع خودروسازی بسیار چشمگیر است. برای تولید و ساخت انواع قطعات در صنعت خودروسازی از قطعات چدنی استفاده می‌کنند. برای تولید انواع قطعات چدنی کاسه چرخ، بازویی چرخ، سیلندر چدنی، انواع میل لنگ، هوزینگ، گیربکس، بلوک موتور، دیسک ترمز، قطعات پمپ، بدنه ماشین، چرخ دنده، زنجیر، پیستون و سرسیلندر و .... از روش ریخته‌گری چدن استفاده می‌شود. فلز چدن بعد از فولاد در صنعت خودروسازی رتبه برتری را دارد.

کاربرد چدن در صنایع ساختمانی

به طور کلی فلزات با داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد خود نه تنها در صنعت ساخت و ساز بلکه در هر صنعتی قابل استفاده هستند. فلز از زمان‌های بسیار دور مورد توجه انسانها واقع شده بود. بدون استفاده از این عنصر، ساخت هیچ سازه و ساختمانی را نمی‌توان تصور کرد. شما می توانید ساختمان‌های زیادی را مشاهده کنید که با فلزهای مختلفی ساخته شده‌اند.

در فلز چدن به صورت کلی ۲.۱ الی ۶.۲ درصد کربن استفاده شده است و تفاوت اصلی آن با فولاد در همین نکته است، چرا که کربن در فولاد بین صفر تا ۲ درصد است. برای ساخت چدن ماده‌هایی مثل آهن، براده‌ها، منگنز و آهک را در یک کوزه الکتریکی یا کوره کوپل می ریزند تا ذوب شود، سپس پس از طی کردن این مراحل در قالب ریخته می‌شود و حال آماده استفاده در صنعت ساخت و ساز و ساختمانی است.

در صنایع ساختمانی از فلزات برای ساخت انواع میلگرد، نبشی، ورق، لوله، تیرآهن و بسیاری از موارد دیگر استفاده می‌شود. این مصالح و مواد در صنعت ساختمانی جزو حیاتی‌ترین وسایل و تجهیزات برای ساختن یک ساختمان و بنا محسوب می‌شوند.

کاربرد چدن در کشاورزی 

چدن‌های قابل انعطاف که از باز پخت چدن سفید درست می‌شوند، قابلیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بالایی را دارند. همچنین به دلیل محتوای سیلیکونی پایین‌تر در مقایسه با سایر چدن‌ها، در دمای پایین مقاومت خوبی در برابر شکستگی از خود نشان می‌دهند. به همین دلیل از آلیاژ چدن به دلیل شکل پذیری و کشش بالا برای ساخت و تولید انواع تجهیزات کشاورزی مانند پمپ آب، شیرآلات کشاورزی، کف کش و...  استفاده می‌کنند. 

کاربرد چدن در ساخت لوازم آشپزخانه 

در زندگی مدرن امروزی وسایل و قابلمه‌های چدنی رواج زیادی پیدا کرده است. استفاده از ظروف چدنی در آشپزخانه راحتی در شستشو، استحکام و آسیب پذیری کم و آشپزی سالم را برای شما به ارمغان می‌آورد. 

استفاده از چدن در ظروف آشپزخانه به دلیل نداشتن کنش و واکنش منفی با غذا یک امر مطلوب است.  تحقیقات نشان داده که برخی از اوقات استفاده از چدن موجب افزایش یون در غذا می‌شود که البته با توجه به اینکه اکثریت افراد دارای کم خونی هستند این یک اتفاق خوب است. 

جمع بندی

در این مقاله چدن را برای شما به صورت کلی معرفی کرده و کاربردهای آن را بازگو کردیم. گرچه چدن نسبت به فولاد شکننده‌تر و استحکام کمتری دارد، اما در مرحله ریخته گری و حرارت‌‌دهی به طیف گسترده‌ای از خواص دست پیدا می‌کند. همچنین چدن بر اساس ترکیبات شیمیایی و ساختار میکروسکوپی، به چند دسته مختلف تقسیم‌بندی می‌شود. از چدن در صنایع مختلف خودروسازی، ساختمانی، آب و فاضلاب، تولید ظروف آشپزخانه و ... استفاده می‌کنند.