آشنایی با آلیاژ چدن و انواع آن

چدن یک نوع آلیاژ آهن است که حداقل دارای 2.1 درصد کربن می باشد. همچنین ممکن است عناصر دیگری مثل سیلیکون، منگنز، فسفر و گوگرد نیز در ترکیب آن باشند.

به طور کلی، چدن ها دارای خاصیت هایی نظیر سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، قابلیت ریخته گری خوب و هزینه کم برای تولید هستند. اما آنها معمولاً کمتر از فولادها کشسان هستند و ممکن است در برابر بارهای شدید شکسته شوند. این آلیاژ به دو دسته کلی تقسیم می‌شود: چدن معمولی و چون سفید.‌

ویژگی های چدن

برخی از ویژگی های چدن به این شرح می باشد:

چدن به دلیل مقدار زیادی کربن که در آن وجود دارد، سختی و استحکام بالایی دارد. این آلیاژ دارای خصوصیت ریخته گری خوبی بوده که به خاطر ساختار کریستالی و مقدار بالای کربن در آن است. همچنین دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش است. مقاومت مناسب در برابر تغییرات حرارتی از دیگر ویژگی های چدن به شمار می رود. همین طور این آلیاژ نسبت به فلزات دیگر انعطاف پذیری کمتری دارد و در برخی موارد تحت فشار شکسته می شود. با توجه به اینکه چدن یک ماده سنگین است برای ساخت قطعاتی که نیاز به پایداری و استحکام دارند نیز کارایی دارد.‌در ضمن نسبت به فلزات دیگر مانند مس، آلومینیوم و تیتانیوم، قیمت پایین تری دارد.

انواع چدن

چدن ها بسته به میزان کربن و سایر عناصر در ساختارشان، به انواع مختلفی تقسیم می شوند که هر یک ویژگی ها و کاربرد های خاص خود را دارد. انواع چدن عبارتند از:

1. چدن خاکستری (Gray Iron): این نوع چدن بیشترین کاربرد را در صنعت دارد. نام این چدن از رنگ خاکستری زمان شکستن  گرفته می شود.

2. چدن سفید (White Iron): این چدن نام خود را از رنگ سفید آن در نمای شکسته گرفته است. این نوع چدن بسیار سخت و ضدسایش بوده اما شکننده هم می باشد.

3. چدن خاکستری داکتیل (Ductile Iron): این نوع چدن به علت داشتن گرافیت به شکل کروی دارای خاصیت کشسانی بیشتری نسبت به سایر چدن ها است.

4. چدن مالئابل (Malleable Iron): این نوع چدن دارای خاصیت پلاستیکی بالا و کشسانی مناسب است.

5. چدن نیکل کروم (Ni-Hard Iron): این نوع چدن برای ساخت قطعاتی که سایش بالایی دارند، مانند بدنه پمپ ها، مورد استفاده قرار می گیرد.

6. چدن ضد سایش (Austempered Ductile Iron - ADI): این نوع چدن یکی از برترین انواع چدن می باشد که به لحاظ مقاومت مکانیکی و کشسانی بالا و همچنین مقاومت در برابر سایش آن، مورد توجه قرار گرفته است.

کاربرد های چدن

چدن به دلیل خصوصیات خاص خود در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. برخی از کاربردهای رایج آن عبارتند از:

چدن به دلیل سختی و استحکام بالای خود برای ساخت قطعات ماشین‌آلات، از جمله موتورها، گیربکس‌ها و قطعات موتور استفاده می‌شود. همچنین به خاطر قدرت تحمل بار بالا برای ساخت اجزای ساختمانی مانند تیرهای سازه‌ای، پایه‌های ستون‌ها و قالب‌های بتن کاربرد دارد.‌ قابلیت ریخته‌گری خوب چدن آن را برای ساخت قطعات ریخته‌گری مانند لوله‌ها، فلنج‌ها و گیره‌ها مناسب می سازد.‌ از طرفی این آلیاژ، مقاومت خوبی در برابر سایش و گرما دارد. از این رو در صنایع خودروسازی برای ساخت قطعاتی مانند موتور، دیسک ترمز و بلوک سیلندر استفاده می‌شود.

کاربرد دیگر چدن در ساخت ابزارهای آشپزخانه مانند تابه‌های چدنی بوده که گرما را به طور مساوی توزیع و حرارت را برای مدت طولانی حفظ می‌کنند. علاوه بر این در صنایع ریلی و راه آهن هم برای ساخت قطعات راه آهن مانند ریل‌ها و برخی از اجزای عرشه‌های راه آهن نیز از چدن استفاده می‌شود. برای ساخت ابزارهای دستی مانند مته‌ها، پیچ‌گوشتی‌ها و انواع ابزارهای برشی نیز می توان کاربرد این آلیاژ را دید.