فلز چدن

آهن به عنوان یک عنصر خالص, فلزی مناسب برای استفاده صنعتی نیست. بهرحال برای تولید فولاد و چدن مقدار کمی عناصر غیر فلزی همانند کربن به آهن خالص اضافه می شود. چدن به آلیاژهایی از آهن و کربن که بین 2.1 الی 6.2 درصد کربن داشته باشند، گفته می شود.

فرق اساسی بین فولاد و چدن, در میزان کربن موجود در آن است. کربن موجود در فولاد بین صفر تا دو درصد و کربن موجود در چدن بیش از دو درصد است. رنگ مقطع شکست این آلیاژ به عنوان شناسه نامگذاری انواع مختلف آن به کار می رود. بیش از 95 درصد وزنی آن را آهن تشکیل می دهد و عناصر آلیاژی اصلی آن کربن و سیلیسیم هستند.

به طور کلی روش تولید چدن ها به این صورت است که مخلوط متناسبی از موادهایی مانند شمشهای آهن خام، براده ها و قطعات برگشتی ریخته گری و سایر افزودنیها همچون فرومنگنز، آهک و… را در داخل کوره های الکتریکی یا کوره کوپل میریزند تا ذوب شوند.

البته این فلز از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه نیز به دست می آید و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است و پس از تکمیل ذوب، مذاب آن به کوره نگهدارنده یا قالب ریخته می شود.

نقطه ذوب چدن

چدن، شامل 5/3%-2% کربن و مقدار کمی منگنز می باشد. ناخالصی های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آن را تحت تأثیر منفی قرار می دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می یابند. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آن را به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می کند.

چدن بسیار محکم، سخت و شکننده می باشد. این فلز به استثنا نوع داکتیل، ترد هستند و به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت، قابلیت ریخته گری، ماشین کاری، تغییرشکل ناپذیری و مقاومت به سایش به موادی مهندسی با دامنه وسیعی از کاربرد تبدیل شده و در تولید لوله ها، ماشینها، قطعات صنعت خودرو مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه گیربکس به کار می روند.

موارد استفاده چدن

برای ساخت پل، لوله ها، درپوش چاه های خیابان، ماشین آلات و بسیاری چیزهای دیگر تا زمان جایگزین شدن استیل استفاده می شد. شکل توسعه یافته اش به عنوان خرپای سقف، شاغول کردن، خطوط گازی و هم چنین پنجره های دکوراتیو استفاده می شده است. همچین از فلز چدن در ساخت ظروف آشپزخانه مانند قابلمه چدن استفاده می شود.

معایب و مزایا

چدن دارای مزیت ها و معایبی در معماری است. در فشرده سازی قوی و در کشش و خمش ضعیف است. برخی از خواص ویژه چدن ها که آنها را از فولاد متمایز می کند عبارتند از نقطه ذوب پایین, قابلیت سیال شدن زیاد, کم بودن میزان انقباض در زمان انجماد و سرد شدن, مقاومت کم در برابر ضربه, انعطاف پذیری کم, قابلیت جذب ارتعاش خوب,مقاومت خوب سایش و عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی.

البته مقاومت و سختی این نوع چدن مخصوصاً در حرارت بالا سیار پایین می آید. نکته قابل ذکر در مورد خواص فوق این است که بسیاری از آنها به ساختمان میکروسکپی زمینه و چگونگی توزیع کربن در آن بستگی دارد.