انواع چدن

درباره انواع چدن بیشتر بدانیم

به لحاظ بسیاری از خواص مناسب و قابل توجه، چدن پس از فولاد مهم ترین آلیاژ صنعتی می باشد. چدنها آلیاژهایی دارای 5/ 4 – 7 / 1 % کربن و مقدار

3 – 5 / 0 % سیلیسیم هستند که برای کنترل برخی از خواص حدود

3/ 1 – 2 / 0 % منگنز در آنها مشاهده می شود. خواص مناسبی مانند مقاومت به ضربه، استحکام مناسب، چقرمگی خوب، لرزه پذیری عالی، هزینه کم تولید و انعطاف پذیری مناسب در تولید قطعات بزرگ و کوچک، باعث شده تا چدنها بطور وسیعی مورد توجه قرار گیرند. همچون فولادها، چدنها نیز تقسیم بندی می شوند اما این تقسیم بندی بیشتر بر اساس شکل کربن و نوع زمینه چدن صورت می گیرد.

چدن سفید

از آنجاییکه سح مقطع شکست این چدن سفید رنگ است به آن چدن سفید می گویند و کربن موجود در آن به صورت ترکیب با آن یا کربن ترکیبی(سمانتیت) می باشد. از خواص این نوع چدن می توان به مقاومت به سایش خوب، سختی مناسب و استحکام قابل قبول اشاره کرد. اما در مقابل این خواص خوب این دسته از چدنها هیچ گاه جوشکاری نمی شوند. یکی از دلایل مهم عدم جوشکاری چدن سفید انقباض  زیاد در حین انجماد است که احتمال وقوع عیوب زیادی همچون ترک را در جوش افزایش می دهد. درصد سیلیسیوم در چدن سفید کمتر از 1% است. لذا کربن توانایی آزاد شدن و ایجاد گرافیت آزاد را نداشته و به صورت ترکیبی در می آید.

چدن خاکستری

بر خلاف چدن سفید در چدن خاکستری کربن به شکل آزاد و یا گرافیت رشته ای وجود دارد. نامگذاری این نوع چدن نیز همانند چدن سفید بر اساس رنگ سطح مقطع شکست می باشد چرا که رنگ سطح مقطع آن به رنگ خاکستری تیره است. این چدن با توجه به سهولت و هزینه های کم تولید و بسیاری از خواص مناسب دیگر پرکاربردترین نوع چدن به حساب می آید. خواصی همچون استحکام خیلی خوب، چقرمگی خوب، مقاومت به ضربه عالی و قابلیت ماشیکاری خوب باعث شده تا این آلیاژ در بسیاری از کاربردهای مهندسی مورد توجه قرار گیرد. مانند دیگر چدنها، ریخته گری رایج ترین روش تولید این نوع چدنها است. عامل اصلی تبدیل کربن از حالت ترکیبی به حالت آزاد یا گرافیت در چدن خاکستری یلیسیم می باشد. به عبارت دیگر عناصری مانند سیلیسیم و آلومینیوم و …عناصر گرافیت زا هستند. دقت داشته باشید که لایه ها و رشته های گرافیت در چدنها به عنوان نقه ضعف محسوب می شوند لذا برای رسیدن به خواص مکانیکی مناسب باید مقدار گرافیت در حداکثر مقدار خود اندازه آنها حتی الامکان کوچک و توزیع آنها یکنواخت باشد. به لحاظ احتمال ترکیب کربن آزاد با آهن و تشکیل فازهای ترد و شکننده، جوشکاری این نوع چدنها همراه با یکسری موارد احتیاطی همراه است.

چدن نشکن یا داکتیل

همانند چدن خاکستری کربن در این نوع چدن به صورت آزاد ولی نه به شکل رشته ای بلکه به شکل کروی وجود دارد. در این نوع چدن علاوه بر سیلیسیم عنصر منیزیم با عث کروی کردن کربن می شود. همانطور که از نام این چدن پیداست این چدن علاوه بر دارا بودن خواص مناسب چدن خاکستری از مقاومت به ضربه بسیار عالی نیز برخوردار است. خواص این چدن با اندازه کره های گرافیت و نحوه توزیع آنها ارتباط مستقیم دارد. در میان انواع چدنها،  چدن نشکن مناسب ترین چدن برای جوشکاری است.

چدن با گرافیت فشرده

با توجه به شکل گرافیت در این چدن،خواص این آلیاژ مابین چدن خاکستری و چدن نشکن قرار دارد چرا که گرافیت در آن به شکل رشته ای فشرده یا متمرکز دیده می شود. به عبارت دیگر در این نوع چدن گرافیت مانند چدن خاکستری در تمام زمینه توزیع نشده و در مناطق مختلف تجمع نموده است. از طرفی تمرکز گرافیت به نحوی نیست که به شکل کروی درآید. به احتمال زیاد این چدن به علت کمبود میزان منیزیم طی فرایند تولید چدن نشکن بوجود آمده است.

چدن مالیبل یا چدن چکش خوار

به علت ضعف برخی از خواص چدن سفید به کمک یک فرایند عملیات حرارتی چند مرحله ای و طولانی چدن سفید به چدن چکش خوار تبدیل می شود که در اصطلاح به این آلیاژ چدن مالیبل یا چدن قیچی می گویند. گرافیت در این چدن به صورت ذرات کروی برفکی شکل است. مهم ترین خاصیت این نوع چدن مقاومت به ضربه خوب آن به خصوص در مقایسه با چدن خاکستری است.

چدن آلیاژی

در توضیح فولادهای آلیاژی عنوان شد که هدف اصلی افزایش عناصر آلیاژی به فولادها بهبود خوا فولادهای معمولی و تامین نیازهای صنعتی است. به دلیل مسابه برخی عنار آلیاژی مانند کروم،نیکل، کبالت و … به چدنها افزوده می شود تا چدنهای آلیاژی با خواصی ویژه به دست آید. چدنهای آلیاژی می توانند با افزایش عناصر آلیاژی به هر یک از انواع چدنها به دست آید. مانند چدنهای نسوز و چدنهای نای هارد.