سه شنبه 7 بهمن 1399

سبد خرید شما خالی است.
مبلغ قابل پرداخت : ۰ تومان
4 تفاوت میان، فولاد و چدن

تفاوت فولاد و چدن

عنصر آهن یکی از اصلی ترین مواد تشکیل دهنده چدنی و فولادی می باشد. با توجه به عملیات های گوناگونی که بر روی عنصر آهن صورت می گیرد، باعث ایجاد تفاوت بین فولاد و چدن می شود.

در زیر به تعریف تفاوت این دو محصول می پردازیم:

چدن چیست؟

چدن یک آلیاژی است که از عنصر آهن تولید می شود. برای ساخت آلیاژ چدن، آهن را با مقداری قراضه آهن در کوره های خاص ذوب می کنند تا کربن آن بسوزد و به صورت سرباره خارج گردد. فلز ذوب شده به دست آمده که حاوی منگنز است را چدن می نامند. منگنز باعث سخت شدن آلیاژ چدن می شود. کربن موجود در چدن معادل 2-3/5 درصد از وزن آن است.
جنس چدن بستگی به سرعت سرد شدن و نیز جنس آهن خامی دارد که در ساخت آن مصرف می شود. قیمت نسبتا پایین و نیز ویژگی های چدن سبب استفاده از آن در صنایع مختلف شده است. در صنعت ساختمان از چدن برای ساخت لوله های آب و فاضلاب ، نرده، کف پوش، یراق آلات و … استفاده می کنند.

علاوه بر این ، ما می توانیم این آلیاژ را با توجه به سیالیت بالاتر آنها به راحتی در اشکال مورد نظر ریخته شویم ، اما به دلیل شکنندگی آن نمی تواند کار کند. در این آلیاژ ، حضور کربن به شکل گرافیت یا کاربید آهن یا هر دو است. ما می توانیم شکل کربنی را که با سرعت خنک کننده در هنگام جامد شدن ، تأثیر سایر عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی به دست می آورد ، تعیین کنیم.
نقطه ذوب چدن بین 1130 تا 1250 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این ، می توانیم بسته به ترکیب و ساختار آنها ، این آلیاژ را به گروه های زیر طبقه بندی کنیم:
    چدن سفید
    چدن خاکستری
    چدن قابل انعطاف
    چدن گره ای
    چدن آلیاژ بالا
برای تولید فولاد نیز آلیاژهای مختلفی مانند منگنز، نیکل، وانادیم، تیتانیوم، کروم و … را به آهن مذاب اضافه می کنند تا فولاد تشکیل گردد. چدن نیز دارای مقدار کربن بیشتری نسبت به فولاد می باشد و نقطه ذوبی پایین تر از نقطه ذوب آهن دارد. میزان آسیب پذیری چدن در مقابل خوردگی بسیار بیشتر از آهن می باشد.

در تمامی کارهای صنعتی همانند جوشکاری، ماشین کاری، مهندسی مواد و .... توانایی شناختن چدن از آهن از موضوعات پر اهمیت در صنعت ساخت و تولید می باشد.
آهن: آهن از فولاد کم کربن تولید می شود. کیفیت این نوع آلیاژ توسط درصد کربن و منگنز پایین مشخص می گردد. (کربن کمتر از 0.08 درصد و منگنز کمتر از 0.06 درصد)
فولاد: آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. بیشترین حد کربن در فولاد، تقریباً 2 درصد می باشد.
چدن: چدن آلیاژي از آهن و کربن است که عموما 3 تا 5 درصد کربن و 1 تا 3 درصد سیلیسیم دارد. میزان کربن چدن، از فولاد بیشتر است. چدن ها گروه مهمی از آلیاژهای ریخته گری هستند.
فولاد را در گذشته به صورت آلیاژي از آهن و کربن توصیف می کردند اما امروزه با وجود برخی از مهم ترین انواع فولاد نظیر فولادهای (Interstitial- Free(IF و فولادهاي زنگ نزن فریتی نوع 409 که در آنها کربن یک ناخالصی است که مقدار آن در حد چند جزء در میلیون است، دیگر نمی توان از توصیف آلیاژ آهن و کربن براي فولاد استفاده کرد. طبق تعریف، فولاد باید شامل حداقل 50 % آهن و یک یا چند عنصر آلیاژي دیگر باشد. این عناصر معمولا شامل کربن، منگنز، سیلیسیم، نیکل، کرم ، وانادیم، مولیبدن، تیتانیوم، نیوبیم و آلومینیوم هستند.

  • نقطه ی ذوب چدن پایین تر از نقطه ذوب آهن است.
  • چدن نسبت به آهن در مقابل خوردگی آسیب پذیر تر می باشد.
  • چدن بسیار خشک تر و خمش ناپذیرتر از فولاد و آهن می باشد.

در اینجا چند نکته ساده برای فهمیدن تفاوت بین چدن و آهن قابل ذکر است:

1- نگاه کردن به سطح دو فلز : سطح فلز آهن به رنگ خاکستری تیره و براق می باشد. فلز چدن ( چه چدن سفید چه چدن خاکستری) سطحی مات و کدر و رنگی خاکستری دارد.

2- تست جرقه (Spark Test) : در صورت وجود دستگاه سنگ رو میزی تست جرقه (Spark Test) را انجام می دهیم. با قرار دادن لبه ای از دو فلز زیر سنگ رومیزی و نگاه کردن به جرقه آن می توان تا حدی به ماهیت آن دو فلز پی برد.
- اگر طول جرقه ها کم ، رنگ آن قرمز ، و نوک جرقه ها برفکی شکل باشد فلز چدن است.
- اگر طول جرقه ها زیاد، رنگ آن سفید، و نوک جرقه ها چنگالی و سوزنی شکل باشد فلز آهن (فولاد کم کربن) است.

3- تست براده : چدن فلزی ترد است. پس براده ی آن نیز ترد و شکننده است. در صورت وجود دستگاه تراش یا فرز می توانیم قسمتی از یک نمونه فلز را ماشینکاری کنیم. اگر براده ناپیوسته باشد فلز چدن و اگر براده پیوسته باشد فلز آهن است. برای انجام این تست حتما نیازی به دستگاه تراش یا فرز نیست. با یک قلم تیز نیز می توان این آزمایش را انجام داد. به طوری که سعی کنیم یک لایه ی نازک از روی فلز برداریم. اگر لایه مانند نوار برداشته شد فلز آهن و اگر براده ها بسیار ریز برداشته شدند. فلز چدن است.

4- رنگ فلز ذوب شده آنها : نمونه را زیر مشعل قرار داده و تا رسیدن به نقطه ذوب صبر می کنیم. در لحظه ذوب شدن رنگ فلز می تواند در تشخیص نوع آن به ما کمک کند.
- اگر رنگ فلز گداخته شده قرمز باشد، فلز چدن است.
- اگر رنگ فلز گداخته شده سفید باشد، فلز آهن است.

 چدن معمولاً به آهن خاکستری، چدن نشکن و آهن قابل انعطاف اشاره دارد که شامل ریخته‌گری آهن با حجم کربن بالاتر از ۲ ٪ است.
مزایا

    نوسانگیری خوب
    مقاومت در برابر سایش
    قابلیت تراش پذیری خوب
    حساسیت پایین نسبت به شکافتگی
معایب
    استحکام کششی بسیار کم
    کشیدگی بسیار کم
موارد استفاده
از این فلز تنها می‌توان در برخی از قطعات فلزی با نیازهای فیزیکی متوسطی استفاده کرد. در مواردی از قبیل پوشش محافظ، روکش، ماهیتابه، چرخ دستی، فریم، کف، چکش، دستگیره کوچک، پایه، قاب، جعبه، چاقو، تختخواب، یاتاقان، میز، چرخ، پوشش، پمپ، شیر آب، لوله، کابین، بلوک‌­های موتوری و غیره معمولا از چدن استفاده می‌کنند.

فولاد
فولاد ریختگی معمولاً به فولاد سخت معمولی و فولاد آلیاژی اشاره دارد که عبارت است از پروفیل فولادی ریخته‌گری با میزان کربن کمتر از ۲ ٪.
ویژگی‌های فولاد
۱. انعطاف پذیری در طراحی
مهمترین مزیت فولاد ریختگی، انعطاف پذیری در طراحی است. به عبارتی، طراح ریخته‌گری بیشترین آزادی را در انتخاب طرح ریخته‌گری دارد. این امر منجر به ایجاد اشکال پیچیده و بخش های مقطعی توخالی می‌شود. فولاد ریختگی دارای انعطاف پذیری  و قدرت تغییرپذیری بالایی در متالوژی صنعتی است. در واقع می‌توان ترکیب شیمیایی متفاوتی را انتخاب کرده و متناسب با نیازهای مختلف در پروژه های مورد استفاده قرار داد. این قابلیت، گزینه‌های مختلفی را برای انتخاب خصوصیات مکانیکی و عملکرد تصفیه حرارتی در مقیاس بزرگتر ارائه می‌دهد. همچنین توانایی جوشخوری و خمیرآوری خوبی دارد.
۲. مقاومت
فولاد ریختگی نوعی ماده ایزوتروپیک است و می‌توان آن را در کل ساختار مقاومتی ریخته‌گری فولاد استفاده کرد. این مهم باعث افزایش قابلیت اطمینان پروژه می‌شود. علاوه بر این، طراحی و وزن، زمان تحویل کوتاه، قیمت و بصرفه بودن آن از لحاظ اقتصادی، مزیت رقابتی ویژه‌ای به فولاد می‌دهد.
۳. دامنه وزن بیشتر
دامنه وزن ریخته‌گری های فولادی وسیعتر است، به گونه‌ای که کمترین وزن ریخته‌گری دقیق در قالب مذاب می‌تواند تنها چند ده گرم باشد یا اینکه در ریخته‌گری‌های بزرگ فولادی به چندین تن، ده‌ها تن یا صدها تن برسد.
۴. خواص مکانیکی
ریخته‌گری فولادی را می‌توان برای انواع شرایط کار استفاده کرد. خواص مکانیکی آن نسبت به سایر آلیاژهای ریخته‌گری و انواع فلزات با آلیاژ بالا که برای اهداف خاص استفاده می شوند، ارجحیت دارد. برای مقاومت در برابر فشار کششی زیاد یا بار دینامیکی قطعات، توجه به ریخته‌گری‌های مخازن تحت فشار بسیار مهم است. در شرایط با دمای پایین یا بالا که قطعات بزرگ و مهم، قسمت کلیدی را بارگیری می کنند اولویت با ریخته‌گری فولادی خواهد بود.

. مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی
در بحث خوردگی، چدن از مقاومت بهتری نسبت به فولاد برخوردار است. البته این به معنی عدم حساسیت آن نسبت به خوردگی نیست. در صورت عدم محافظت، هر دو فلز در صورت وجود رطوبت، اکسیده می‌شوند و در نهایت مورد تجزیه قرار می‌گیرند. برای جلوگیری از این امر پوششی از یک لایه رنگ برای هر دو فلز توصیه می‌شود.
۲. قابلیت ریزش
ریخته‌گری چدن نسبتاً آسان است، زیرا به راحتی ریخته و به اندازه فولاد کوچک نمی‌شود. این خاصیت ریخته‌گری ساده، چدن را به یک فلز ایده آل برای سازه های آهنی معماری یا زینتی مانند شمشیربازی و ابزارآلات آهنی خیابانی تبدیل کرده است.
۳. هزینه
فناوری تولید فولاد سخت، هزینه بردار و فرآیند تولید آن بسیار پیچیده‌ است. این امر باعث می‌شود هزینه تولید آن بالاتر از چدن باشد. بنابراین، معایب بیشتری برای ریخته‌گری آهن انعطاف پذیر وجود دارد. در زمینه های بسیاری از جمله لوله و اتصالات تحت فشار، کاربردهای خودرو، کشاورزی، برنامه‌­های راه­سازی و ساختمانی و کاربردهای مهندسی عمومی ‌از آهن انعطاف پذیر استفاده می‌کنند.

اولین نفر باشید که دیدگاهش را می نویسد !

دیدگاه شما برای ما مهم است.