چدن، یکی از مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین فلزاتی است که در صنایع مختلف در جهان استفاده می‌شود. چدن چیست ؟ برای پاسخ به این سوال باید مانند هر ماده دیگری به بررسی جامع آن، خواص، فرآیند تولید، کاربردها، و مزایا و معایب آن پرداخت تا بتوانیم با این فلز ارزشمند آشنا شویم .

این فلز، که در واقع یک آلیاژ بر پایه آهن است، به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند مقاومت بالا در برابر سایش، قیمت مناسب، و قابلیت ریخته‌گری خوب، در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، ساختمان‌سازی، کشاورزی، و الکترونیک کاربرد دارد. در ادامه برای ارتقاء اطلاعات خود با ما همراه باشید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و تخصصی‌تر، همچنین استعلام قیمت چدن و دیگر فروآلیاژها با کارشناسان شرکت پارس مواد نقش جهان تماس بگیرید.

فهرست

• چدن چیست ؟
• خواص فیزیکی و شیمیایی چدن
• مراحل تولید
• مزایا و معایب در چدن چیست
• کاربرد چدن در صنایع مختلف 

چدن چیست ؟

چدن، یک آلیاژ آهنی است که از ترکیب آهن، کربن (بین ۲٫۱۱٪ تا حدود ۴٫۵٪) و سیلیسیم (تا حداکثر ۳٫۵٪) ساخته می‌شود. این آلیاژ با داشتن مقاومت بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی و سایش، و همچنین قابلیت آسان ساخت با استفاده از روش ریخته‌گری، برای انواع کاربردها مناسب است.

چدن‌ها معمولاً شامل ۲٫۰ تا ۴٫۰٪ کربن، ۰٫۵ تا ۳٫۰٪ سیلیسیم، کمتر از ۱٫۰٪ منگنز و کمتر از ۰٫۲٪ گوگرد می‌باشند. سیلیسیم، عنصری است که باعث ایجاد چندین تأثیر متالورژی در این آلیاژ می‌شود. سیلیسیم با تشویق به تشکیل یک لایه اکسیدی کاملاً متصل، مقاومت چدن‌ها در برابر اکسیداسیون و خوردگی را افزایش می‌دهد.

چدن‌ها در تولید انواع لوله‌ها، ماشین‌آلات و قطعات مورد استفاده در صنعت خودروسازی مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه دنده استفاده می‌شوند. علاوه بر این، چدن‌ها مقاومت بالایی در برابر تخریب ناشی از اکسایش و خوردگی دارند.

بیشتر بخوانید: فروسیلیس چیست ؟

انواع چدن

چدن‌ها در چندین دسته مختلف قرار می‌گیرند که هر یک خصوصیات و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند:

1. چدن خاکستری (GG): این نوع چدن، که به دلیل وجود لایه‌های گرافیتی رنگ خاکستری تیره دارد، سیلیسیم را در شکل گرافیت پایدار نگه می‌دارد.
2. چدن داکتیل یا با گرافیت کروی (GGG): این نوع چدن، که گرافیت را به شکل کروی دارد، استحکام و انعطاف پذیری بالایی دارد.
3. چدن مالیبل یا چکش‌خوار (GT): این نوع چدن دو زیرگروه دارد:
   • مالیبل فریتی: این نوع به دلیل حضور ذرات کروی کربن، استحکام و انعطاف پذیری بالایی دارد.
   • مالیبل پرلیتی: این نوع شامل گرافیت های لایه لایه و به شکل کروی است و عموما نتیجه عملیات آنیل چدن های مالبیل با مغز سیاه است.
4. چدن سخت (GH): این نوع چدن، که کاربید آهن یا سمانتیت (Fe ۳ C) را دارد، رنگ سفید دارد.
5. چدن سفید: این نوع چدن، که کاربید آهن یا سمانتیت (Fe ۳ C) را دارد، رنگ سفید دارد.
6. چدن گرافیت فشرده: این نوع چدن گرافیت را به شکل کرمی دارد.

هر نوع چدن بسته به خصوصیات خود در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، نفت و گاز، صنایع معدنی و صنایع نیروگاهی کاربرد دارد.

بیشتر بخوانید: آهن اسفنجی چیست : از تولید تا کاربرد

خواص فیزیکی و شیمیایی چدن

چدن از هر نوعی که باشد  دارای مجموعه‌ای از خواص فیزیکی و شیمیایی است که با توجه به عناصر غالب در ترکیب آن شدت این خواص زیاد یا کم می‌شوند که به طور مختصر این خواص را بررسی می کنیم:

خواص فیزیکی:

1. مقاومت در برابر سایش: چدن توانایی بالایی در مقابله با فرسایش و سایش دارد.
2. شکل‌پذیری: چدن قابلیت شکل‌دهی خوبی دارد و می‌توان آن را بدون شکستن شکل داد.
3. الاستیسیته: چدن خاصیت بازگشت به حالت اولیه پس از برداشتن نیرو را دارد.
4. انعطاف‌پذیری: چدن توانایی خم شدن بدون شکستگی را دارد.
5. مقاومت کششی: چدن توانایی مقاومت در برابر نیروی کششی بالایی دارد.
6. استحکام در برابر خستگی: چدن توانایی مقاومت در برابر تغییرات مکرر نیرو را دارد.

خواص شیمیایی:

1. مقاومت در برابر خوردگی: چدن مقاومت بالایی در برابر خوردگی نسبت به بسیاری از فولادها دارد.
2. ترکیبات شیمیایی: چدن‌ها معمولاً شامل ۲٫۰ تا ۴٫۰٪ کربن، ۰٫۵ تا ۳٫۰٪ سیلیسیم، کمتر از ۱٫۰٪ منگنز و کمتر از ۰٫۲٪ گوگرد هستند. سیلیسیم چندین تأثیر متالورژیک در این آلیاژ ایجاد می‌کند.
3. تاثیر سیلیسیم: سیلیسیم با تشویق به تشکیل یک لایه اکسیدی کاملاً متصل، مقاومت چدن‌ها در برابر اکسیداسیون و خوردگی را افزایش می‌دهد.
4. تاثیر کربن: کربن موجود در چدن‌ها به صورت گرافیت در زمینه پراکنده‌است، در حالی که کربن در فولادها به صورت ترکیب بین فلزی سمانتیت (Fe 3 C) ظاهر می‌شود.

مراحل تولید چدن چیست

تولید چدن یک فرایند چند مرحله‌ای است که شامل مراحل زیر می‌شود:

1. ذوب سنگ آهن: در این مرحله، سنگ آهن در یک کوره حرارت می‌یابد تا به حالت مذاب برسد.
2. ریختن فلز مذاب: فلز مذاب سپس ریخته می‌شود و در نهایت به شکل یک شمش سفت می‌شود.
3. ذوب مجدد شمش‌های چدنی: شمش‌های چدنی سپس دوباره در قالب نهایی ذوب می‌شوند.
4. تغییرات متالورژی: در طی این ذوب مجدد، چدن ممکن است چندین تغییر متالورژیکی را از طریق معرفی عناصر آلیاژی یا انجام فرآیندهای عملیات حرارتی تجربه کند.

این فرآیند ممکن است بسته به نوع چدن و خواص مورد نیاز تغییر کند. به عنوان مثال، در تولید چدن نشکن، یک آلیاژ MgFeSi در یک محفظه در سیستم راهگاهی قالب قرار می‌گیرد و مذاب به محض عبور از آن، با آلیاژ واکنش نشان می‌دهد و عملیات کروی کردن انجام می‌گیرد.

نکته:
چدن‌ها، به دلیل حضور ناخالصی‌ها، نقطه ذوب کمتری نسبت به برخی از مواد دیگر دارند. نقطه ذوب چدن تقریباً در بازه ۱۴۲۰ تا ۱۴۷۰ درجه کلوین قرار می‌گیرد. این مقدار ممکن است بسته به ترکیبات شیمیایی و ناخالصی‌های موجود در چدن متغیر باشد.

مزایا و معایب در چدن چیست

چدن، نیز مانند دیگر فروآلیاژهای پرمصرف و کاربردی در زندگی روزمره ما، دارای مزایا و معایب مختلفی است:

مزایا:

1. قیمت مناسب: نسبت به بسیاری از مواد دیگر، چدن قیمت کمتری دارد.
   
2. مقاومت در برابر سایش: چدن دارای مقاومت بالایی در برابر سایش است.
   
3. خاصیت ریخته‌گری خوب: چدن قابلیت خوبی برای ریخته‌گری دارد.
   
4. مقاومت در برابر تغییر شکل و حرارت: چدن مقاوم در برابر تغییر شکل و حرارت است.
   
5. استحکام فشاری بالا: استحکام فشاری چدن نسبت به فولاد بسیار بیشتر است.
   

معایب:

1. مستعد زنگ زدگی: چدن ممکن است زنگ بزند.
   
2. استحکام کششی ضعیف: استحکام کششی چدن نسبت به برخی از مواد دیگر کمتر است.
   
3. شکنندگی بالا: چدن نسبت به فولاد شکننده‌تر است.
   
4. ماشین‌کاری ضعیف: چدن نسبت به فولاد، ماشین‌کاری ضعیف‌تری دارد.
   
5. نوع چدن سفید غیر قابل ماشین‌کاری است.

کاربرد چدن در صنایع مختلف 

چدن، به عنوان یک آلیاژ آهنی، در صنایع مختلف کاربرد دارد:

صنعت خودروسازی

چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر سایش و خوردگی دارد، در ساخت قطعات خودرو استفاده می‌شود.به عنوان نمونه :

• سرسیلندر و بلوک سیلندر: چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت و خوردگی دارد، در ساخت سرسیلندر و بلوک سیلندر خودرو استفاده می‌شود.
• جعبه گیربکس: از چدن در ساخت جعبه گیربکس خودرو استفاده می‌شود.
• چرخ دنده و صفحه دنده: چدن به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، در ساخت چرخ دنده و صفحه دنده در خودرو استفاده می‌شود.
• دیسک‌های ترمز: چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت دارد، برای ساخت دیسک‌های ترمز خودرو استفاده می‌شود.
  

ساختمانی سازی: چدن در ساخت درپوش چاه‌های خیابان، لوله‌ها و خطوط گازی در ساختمان‌ها کاربرد دارد.

لوازم آشپزخانه:

چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت، در برابر زنگ زدگی و استحکام بالای خود، در ساخت ظروف آشپزخانه کاربرد دارد.از آن در ساخت ظروف آشپزی مانند تابه‌ها و قابلمه‌ها  و ساخت قطعات مختلف آشپزخانه مانند سینی‌ها و قفسه‌ها و  ابزارهای آشپزی مانند چنگال و قاشق استفاده می‌شود.

صنعت ماشین‌سازی: چدن در ساخت اجزاء صنایع ماشین‌سازی به خاطر مقاومت بالایی که در برابر سایش و خوردگی دارد، استفاده می‌شود.

 جوشکاری:

یکی از کاربردهای چدن در صنعت الکترونیک، استفاده از الکترودهای چدنی در فرآیند جوشکاری است. این الکترودها معمولاً با یک پوشش محافظتی پوشانده شده‌اند تا از اکسیداسیون و آلودگی مواد چدن در حین جوشکاری جلوگیری کنند. با این وجود، به دلیل خواص الکتریکی محدود چدن، استفاده از آن در برخی از بخش‌های صنعت الکترونیک محدود است.

صنعت فلزی

 چدن در صنعت فلزی کاربردهای گسترده‌ای دارد از جمله:

• ساخت پل: چدن به خاطر استحکام بالایی که دارد و مقاومتی که در برابر خوردگی نشان می‌دهد، در ساخت پل‌ها استفاده می‌شود.
• درپوش چاه‌های خیابان: چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت و خوردگی دارد، برای ساخت درپوش چاه‌های خیابان استفاده می‌شود.
• لوله‌ها: چدن به خاطر استحکام بالایی که دارد و مقاومتی که در برابر سایش نشان می‌دهد، برای ساخت لوله‌ها استفاده می‌شود.
• ماشین‌آلات: چدن به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، برای ساخت ماشین‌آلات استفاده می‌شود.
• ظروف: چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت دارد، برای ساخت ظروف استفاده می‌شود.
• خطوط گازی: چدن به خاطر استحکام بالایی که دارد و مقاومتی که در برابر سایش نشان می‌دهد، برای ساخت خطوط گازی استفاده می‌شود.
• شاغول کردن: چدن به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، برای شاغول کردن استفاده می‌شود.
• خرپای سقف و پنجره‌های دکوراتیو: چدن به خاطر مقاومت بالایی که در برابر حرارت دارد، برای ساخت خرپای سقف و پنجره‌های دکوراتیو استفاده می‌شود.

کشاورزی: به دلیل مقاومت بالای چدن در برابر سایش و خوردگی از آن برای تولید ابزارهای کشاورزی نیز استفاده می‌شود.

کلام آخر…

با بررسی خواص چدن و آشنایی با این ماده با ارزش، پی به کارایی و اهمیت این ماده در بسیاری از صنایع می‌بریم. همیشه برای تهیه چدن مرغوب برای صنایع مختلف، باید به کیفیت و اقتصادی بودن آن توجه کرد. در این زمینه، شرکت پارس مواد نقش جهان با تهیه و ارائه چدن با کیفیت بین‌المللی، برای تولیدکنندگان داخلی و خارجی فرصتی فراهم کرده تا نیازهای خود را به نحو مطلوبی برآورده کنند. برای استعلام قیمت و مشاوره با کارشناسان این شرکت، می‌توانید با آن‌ها در ارتباط باشید.

در این مقاله، ما به بررسی چدن پرداختیم. اما برای ارتقای دانش خود، ما به نظرات و تجربیات شما نیاز داریم. اگر شما اطلاعاتی در مورد چدن یا کاربردهای آن دارید یا تجربیات خاصی را در این زمینه کسب کرده‌اید، لطفاً آن‌ها را در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید. ما منتظر نظرات شما هستیم.