نویسنده: ایمان آقایی
بروزرسانی: 28 فروردین 1401
ستاره | سرویس علوم – دو ماده فولاد و چدن به دلیل خواص مکانیکی عالی برای طیف گسترده ای از کاربردها، جزء محبوب ترین مواد ریخته‌گری شده محسوب می‌شوند. این دو ماده در کنار شباهت‌ها، تفاوت‌های گسترده‌ای نیز دارند. در این مطلب ضمن معرفی این دو، تفاوت فولاد و چدن را بررسی خواهیم کرد.
در این مطلب می‌خوانید:
چدن
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.
چدن خاکستری
در درجات بالاتر، چدن خاکستری قادر به تحمل بار بیشتر بوده و درجه خاصی از سفتی یا مقاومت در برابر خوردگی را داراست. این خاصیت چدن باعث می‌شود تا بعضی از ریخته‌گری‌های مهم از جمله سیلندر، انواع چرخ دنده‌ها، پایه، چرخ لنگر یا فلایول، تختخواب، بلوک سیلندر، آستر سیلندر، پیستون، جعبه دنده، چرخ ترمز، صفحه کوپلینگ، شیر فشار متوسط و غیره توسط چدن امکان پذیر شود.
فولاد
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.
تفاوت فولاد و چدن
۱. 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.
مقایسه ویژگی‌های فنی
| مولفه‌ها | فولاد | چدن |
| حساسیت به شکاف | ✅ | |
| مقاومت در برابر ضربه | ✅ | |
| قابلیت تراش | ✅ | |
| لرزه میرایی | ✅ | |
| هزینه | ✅ | |
| مقاومت فشاری | ✅ | ✅ |
| مقاومت در برابر سایش* | ✅ | ✅ |
نکته: در خصوص مقاومت در برابر سایش، منظور از فولاد، انواع ضد زنگ آن است.
سخن پایانی
با تمام این تفاسیر، فولاد ریختگی نسبتاً بد ارتعاش است، مقاومت کمتری در برابر سایش داشته و تغییر پذیری نسبتاً پایین‌تری دارد. همچنین عملکرد ریخته‌گری آن در مقایسه با چدن ضعیفتر است. علاوه بر این فولاد به لحاظ هزینه‌ای، گرانتر از چدن معمولی است. بنابراین، فولاد و چدن، هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند که انتخاب هرکدام باید مطابق پروژه و خصوصیات فیزیکی آنها صورت پذیرد. پیشنهاد می‌کنیم به منظور کسب اطلاعات راجع به دیگر فلزات، با چگونگی بکارگیری فلزهای مختلف از زمان کشف تاکنون آشنا شوید. در پایان، منتظر دریافت سوالات و دیدگاه‌های شما در این خصوص هستیم
کنجکاو شیمی
عاااااااااللللیییییی بود