چدن

چدن ها گروه بزرگی از آلیاژهای آهنی هستند که حاوی مقدار زیادی کربن هستند و با یک یوتکتیک (کاربید شیمیایی که در دمای پایین تر جامد می شود) جامد می شوند. آنها از آهن خام به دست می آیند و عمدتاً با کربن و سیلیکون آلیاژ می شوند.

دمای ذوب آنها به میزان قابل توجهی کمتر از فولاد است. آهن مذاب سیال تر از فولاد مذاب است و واکنش کمتری با مواد قالب گیری دارد و آن را برای ریخته گری عالی می کند . چدن که اغلب به عنوان فلزی ارزان، کثیف و شکننده نادیده گرفته می‌شود، امروزه به دلیل ماشین‌کاری، وزن سبک، استحکام، مقاومت در برابر سایش و خواص میرایی، مورد توجه و استفاده بیشتری قرار گرفته است.

انواع چدن

چهار نوع اصلی چدن وجود دارد: آهن سفید، آهن خاکستری، چدن داکتیل و چدن چکش خوار.

آهن سفید حاوی درصد زیادی از کاربیدهای یوتکتیک است که سختی را به قیمت چقرمگی افزایش می دهد. وجود کاربیدهای مختلف که توسط آلیاژسازی تولید می شوند، آهن سفید را بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش اما بسیار شکننده می کند.

آهن خاکستری با ریزساختار گرافیت مشخص می شود که باعث می شود شکستگی مواد ظاهر خاکستری داشته باشد. این پرکاربردترین چدن است. شکل ورقه مانند گرافیت در آهن خاکستری بر خواص مکانیکی آن تأثیر می گذارد. ورقه های گرافیتی می توانند به عنوان افزایش دهنده استرس عمل کنند که ممکن است باعث ایجاد پلاستیک موضعی و شروع شکستگی در ماتریکس شود . در نتیجه، آهن خاکستری هیچ رفتار ارتجاعی از خود نشان نمی‌دهد و در کشش بدون تغییر شکل پلاستیک قابل توجهی از کار می‌افتد، اما به آن ماشین‌کاری عالی، ویژگی‌های میرایی و خواص خود روان‌کاری می‌دهد.

چدن داکتیل که چدن گره‌دار نیز نامیده می‌شود، حاوی مقادیر کمی منیزیم یا سریم است که به این آلیاژها برای کند کردن رشد رسوبات گرافیت اضافه می‌شود. از طریق زمان بندی و کنترل، این اجازه می دهد تا کربن به عنوان ذرات کروی در طول انجماد جدا شود. خواص شبیه به آهن چکش خوار است، اما قطعات را می توان با مقاطع بزرگتر ریخته گری کرد.

آهن چکش خوار به عنوان آهن کاربیدیک ریخته گری می شود و از عملیات حرارتی بازپخت برای تبدیل کاربید به گرافیت استفاده می شود. گرافیت به شکل کروی تری در آهن چکش خوار وجود دارد که به آن شکل پذیری و استحکامی مشابه فولاد چدنی و کم کربن می دهد. تشکیل کاربید باعث انقباض آهن می شود و در نتیجه فرآیند ریخته گری به میدان بزرگتری نسبت به خروجی مورد نظر نیاز دارد.

مشخصات

انتخاب آلیاژهای فلزی نیازمند تجزیه و تحلیل ابعاد و مشخصات مورد نظر است. ابعادی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• قطر بیرونی (OD)

• قطر داخلی (ID)

• طول کلی

• ضخامت کلی

سایر مشخصات مهم (بر اساس کاربرد) شامل شکل محصول، استحکام کششی، استحکام تسلیم، نقطه ذوب، هدایت، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و چکش خواری است. این خواص بر اساس روش شکل دهی و ترکیب آلیاژ متفاوت است.

 کاربردها 

چدن ها در طول تاریخ برای سازه های ساختمانی مانند پل ها، کارخانه های نساجی و ساختمان های دیگر مورد استفاده قرار گرفته اند. امروزه بیشترین استفاده از چدن ها در کاربردهای تخصصی صنعتی و لوازم خانگی است.

منبع:

ویکی مدیا

https://www.globalspec.com/