چدن و انواع آن

چدن آلیاژی است که از ذوب آهن و کربن تولید می شود. پس از ذوب ، فلز مذاب را داخل قالب مورد نظر می ریزند .تفاوت های قابل توجهی بین فولاد و چدن نیز وجود دارد. فولاد دارای کربن کمتر از ۲٪ می باشد که این امر باعث می شود محصول بدست آمده در یک ساختار ریز بلورین جامد شود. چدن دارای کربن بیشتر و همچنین می تواند با مقادیر کمی منگنز ، مولیبدن ، سریم ، نیکل ، مس ، وانادیوم و تیتانیوم آلیاژ شود تا ویژگی های آن بهبود یابد.این آلیاژ به دلیل شکل پذیری آسان و هزینه کم بسیار مورد توجه می باشد. از دیگر مزایای اصلی آن نسبت به فولاد ریخته گری شده می توان به سهولت ماشینکاری ، کاهش لرزش ، مقاومت فشاری ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. مقاومت در برابر خوردگی چدن با افزودن عناصر جزئی مانند سیلیکون ، نیکل ، کروم ، مولیبدن و مس بهبود می یابد.

انواع چدن و ترکیب شیمیایی هرکدام:

• چدن سفید
• چدن خاکستری
• چدن نشکن (چدن داکتیل)
• چدن چکش‌خوار (چدن مالیبل)
• گرافیت فشرده

چدن سفید

چدن سفید، با سریع‌تر کردن فرآیند سرد شدن فلز و همچنین درصد کمتر کربن ایجاد می‌شود. به همین خاطر بخش عمده‌ کربن به صورت نیمه‌پایدار (سمنتیت) رسوب می‌کند و سختی چدن را افزایش می‌دهد. چدن سفید بیش از حد ترد بوده و استفاده از آن در بسیاری از صنایع منع شده است. تنها جایی که می‌توان آن را مشاهده کرد، پروانه‌ توربین‌های بادی است. چدن سفید، در برابر فرسایش مقاوم است و قیمت بسیار مقرون به صرفه‌ای هم دارد.

چدن خاکستری

به دلیل رنگ خاکستری که بعد از شکسته شدن این نوع چدن به دلیل گرافیت ورقه‌ای داخل آن دیده می‌شود، به این نوع چدن، چدن خاکستری می‌گویند. چدن‌های خاکستری از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین آلیاژهای زیرشاخه‌ چدن هستند. چدن‌های خاکستری دو آلیاژ معروف به نام‌های GG-20 و GG-25 دارند که در صنایع مختلفی همچون خودروسازی، ساخت لوله، شیر و اتصالات، پمپ‌سازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی و ساخت قطعات، تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند.

چدن نشکن (چدن داکتیل)

چدن نشکن (چدن داکتیل) با نام‌های دیگری همچون چدن SG و چدن با گرافیت کروی هم شناخته شده است. ویژگی این نوع چدن، تجمع کروی شکل گرافیت‌های آن در هنگام انجماد است و این کروی بودن گرافیت‌ها، تمرکز تنش قطعه را به حداقل می‌رساند. یعنی چدن‌های نشکن نسخه‌ بهتر و کامل‌تر چدن‌های خاکستری هستند و از استحکام بالاتری نسبت به آن‌ها برخوردارند. از چدن نشکن در صنایع لوله‌سازی و خودروسازی استفاده می‌شود. ساخت میل‌لنگ‌ها، از جمله‌ استفاده‌ این نوع چدن‌ها در صنعت حمل و نقل است. دلیل این کاربرد هم استحکام و ماشین‌کاری خوب چدن‌های داکتیل است.

چدن چکش‌خوار (چدن مالیبل)

چدن چکش خوار از آنیله شدن چدن سفید به‌دست می‌آید. چدن سفید را طی فرآیندی تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند. با انجام این کار کاربید آهن به کربن و آهن تجزیه شده و ذرات گرافیت بصورت شبه کروی به دور یکدیگر تجمع می‌کنند؛ دلیل اصلی تغییر چدن سفید به چدنی چکش‌خوار، تبدیل کاربید آهن به گرافیت شبه کروی با خواص مکانیکی اصلاح شده است. چدن چکش‌خوار در صنایع اتصالات و برای اتصال آب و گاز در ایران استفاده زیادی دارد. همچنین در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی هم کاربرد دارد. چدن‌های چکش‌خوار، سخت و شکننده بوده و قابلیت تراش و تهیه نمونه را نخواهد داشت. به همین دلیل برخی به این نوع چدن، چدن سخت هم می‌گویند. اما به دلیل قیمت بسیار مناسب و ماشین‌کاری ساده‌ای که دارد می‌تواند گزینه‌ مناسبی برای انتخاب باشد.

گرافیت فشرده

چدن گرافیت فشرده یک نوع چدن بین چدن نشکن و چدن خاکستری محسوب می‌شود. زیرا از گرافیت کروی تشکیل شده، اما گرافیت کروی آن درصد کمی از اجزای تشکیل‌دهنده را پوشش می‌دهد و در مقایسه با چدن نشکن از استحکام و انعطاف‌پذیری کمتری برخوردار است. همچنین نسبت به چدن خاکستری انقباض حاصل از انجماد بیشتری دارد. چدن گرافیت فشرده، در صنایع فولاد و ساخت محافظ برای جلوگیری از آتش‌سوزی توربین استفاده می‌شود.