تفاوت فولاد با چدن چیست ؟

فولاد و چدن از عناصر پر کاربرد در صنعت هستند  که گاها ممکن است باهم اشتباه گرفته شوند. در حالی که این دو کاملا متفاوت از هم دیگر هستند. فولاد و چدن هر دو بر پایه ی آهن ساخته می شوند و مهم ترین تفاوت آنها در میزان کربن به کار رفته در آنهاست. و همین تفاوت باعث تغییر در خواص و کاربرد های آنها شده است.

اگر در این حوزه فعالیت می کنید و علاقمند هستید اطلاعات بیشتری در خصوص تفاوت این دو آلیاژ کسب کنید؛ دعوت می کنیم در ادامه با فولاد نصر آذربایجان همراه باشید.

◾️فولاد چیست؟

فولاد آلیاژی است که از آهن و کربن ساخته می شود و میزان کربن به کار رفته در آن از ۲ درصد کمتر است. برای ساخت فولاد  آلیاژهای مختلفی مانند منگنز، نیکل، وانادیم، تیتانیوم، کروم و … را به آهن مذاب اضافه می کنند تا فولاد تشکیل شود.

از مهم ترین ویژگی های فولاد می توان  به موارد زیر اشاره کرد:

✔️انبساط حرارتی  : با افزایش دما تا ۱۰۰ درجه، فولاد ۲ درصد منبسط می شود.

✔️انعطاف پذیری : به راحتی می توان به هر شکل دلخواهی در آورد.

✔️قابلیت اتصال  : با استفاده از اتصال خشک (پیچ و مهره یا تا کردن) و اتصال تر (جوشکاری) می توان قطعات مختلف فولادی را به یکدیگر متصل نمود

✔️مقاومت مکانیکی : مقاومت فشاری، برشی، خمشی، ضربه ای و سختی فولادهای مختلف بر حسب آلیاژ آن ها متفاوت است. خواص مکانیکی فولاد را می توان با عملیات مختلف گرمایی و سپس سرد کردن تحت شرایط مختلف، تغییر داد. سرد کردن فولاد می تواند به صورت سریع در آب یا روغن و یا به آهستگی به وسیله دستگاه خنک کننده یا در هوا صورت گیرد.که تاثیر هریک از این روش ها بر فولاد متفاوت است.

✔️اکسیداسیون : فولاد در برابر رطوبت و نمک ها به سرعت زنگ می زند و یا پوسیده می شود. برای مقابله با زنگ زدگی فولاد می توان عناصری نظیر کرم، مس، وانادیم و نیکل را به آلیاژ آن اضافه کرد. همچنین برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد، می توان سطح آن را قلع اندود (حلبی)، روی اندود (آهن سفید) و یا با مواد آلی و پلاستیکی رنگ کرد.

فولاد خود به دو دسته ی فولاد ضد زنگ و فولاد کربن تقسیم می شود :

فولاد ضد زنگ : به رنگ براق است و زنگ نمی زند.

فولاد کربن : به رنگ مات است و سخت تر از فولاد ضد زنگ می باشد. اما باعث خوردگی و زنگ زدگی می شود.

همچنین فولاد بر اساس میزان کربن به کار رفته در آن به سه دسته ی زیر تقسیم می شود.

۱- فولاد نرم  : میزان کربن موجود در فولاد نرم، حدود ۰٫۲ درصد است. و معمولا از آن برای ساخت پیچ و مهره، سیم خاردار، لوله، ورق فولادی و حتی تیرهای فولادی استفاده می شود.

۲- فولاد متوسط : میزان کربن فولاد متوسط، بین ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد است. و از آن برای ساخت ریل، دیگ بخار و حتی ماشین آلات استفاده می‌شود.

۳- فولاد سخت : میزان کربن  فولاد سخت حدود ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد و بیشتر از فولاد نرم و متوسط است. از این نوع فولاد برای ساختن ابزارآلات، مته، فنر، کارد و چنگال و … استفاده می‌شود.

◾️چدن چیست؟

چدن آلیاژی از جنس آهن و کربن است. و میزان کربن آن بیشتر از ۲ درصد می باشد. یعنی چیزی بین ۲ تا ۳٫۵ درصد کربن. 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 شود. فلز ذوب شده به دست آمده که حاوی منگنز است را چدن می نامند. منگنز باعث سخت شدن آلیاژ چدن می شود.

همچنین چدن دارای عناصر آلیاژی دیگری مانند سیلیسیم است که  ۱_۳ درصد از وزن آن را تشکیل می دهد. در واقع چدن را باید آلیاژ آهن،کربن،سیلیسیم دانست. این میزان از سیلیسیم و کربن در چدن باعث شده است تا چدن یک آلیاژ بسیار عالی برای مصارف ریخته گری باشد.

از مهم ترین ویژگی های چدن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• به دلیل میزان کربن بالا سخت و شکننده است و قابلیت چکش خواری ندارد.
• رسانای ضعیفی است و مقاومت آن در برابر آتش بیشتر از فولاد بوده و دیر زنگ می زند.

◾️مزایای چدن

• ✔️مقاومت در برابر سایش
• ✔️تراش پذیری خوب
• ✔️نوسانگیری خوب
• ✔️حساسیت پایین نسبت به شکافتگی

◾️معایب چدن :

• ❌استحکام کششی بسیار کم
• ❌کشیدگی بسیار کم

انواع چدن :

چدن به انواع مختلف چدن سفید، چدن خاکستری، چدن نرم و چدن سخت تقسیم می شود.

۱- چدن سفید : چدن سفید در اثر سرد شدن چدن خام در سرعت زیاد تولید می‌شود و کربن آن در سردشدن سریع، به گرافیت تبدیل نمی‌شود و رنگ آن روشن (سفید نقره ای) باقی می‌ماند. مقدار سیلیسیم چدن سفید کم و جنس آن کمی سخت و ترد است. به همین دلیل از آن برای ساخت وسایل کوچک استفاده می شود.

۲- چدن خاکستری : یکی از پرکاربرد ترین چدن ها بر اساس وزن چدن خاکستری است. این نوع چدن دارای حفره‌های جمع شدگی و تخلخل کمی است و رسانای گرمایی بالایی دارد به همین دلیل برای ساخت ظروف آشپزخانه بسیار مناسب است. چدن خاکستری، از چدن سفید نرم‌تر است و در عین حال جنس آن سخت و شکننده است. از این نوع چدن برای ساخت لوله های چدنی ، چرخ دنده ،پایه‌های ماشین ،بلوک موتور، محفظه‌های موتور الکتریکی و… استفاده می شود.

۳- چدن نرم : برای ساخت چدن نرم تکه‌های چدن سفید و نیمه خاکستری را با مقداری گرد سنگ آهن حرارت می‌دهند تا مقداری از کربن آن طی این فرآیند از بین برود و بسوزد و حالت نرم‌تری به خود بگیرد و میزان چکش خواری و مقاومت آن افزایش یابد. از این نوع چدن  برای ساخت وسایل کوچک مانند یراق در و پنجره، قفل، کلید و شیر آب و… استفاده می‌ شود.

۴- چدن سخت : برای ساخت چدن سخت ابتدا چدن را گرم کرده وسپس سطح خارجی آن را زود سرد می‌کنند؛ این عمل موجب سفید شدن سطح چدن و خاکستری شدن مغز آن می شود. این نوع چدن مقاومت بالایی دارد، دیرتر ساییده می‌شود و اکثرا از آن در ساخت لوله‌های زیر پل‌ استفاده می‌شود.

◾️تفاوت  فولاد با چدن

فولاد و چدن هر دو آلیاژی از آهن هستند. با این حال ، بین این دو تفاوت هایی وجود دارد که در زیر به شرح آنها می پردازیم :

۱- شکل ظاهری : چدن دارای سطح مات، کدر و رنگی است. در حالی که فولاد براق است.

۲- رنگ : چدن بعد از رسیدن به نقطه ی ذوب به رنگ قرمز درمی آید. در حالی که فولاد بعد از ذوب شدن سفید رنگ می شود.

۳- نقطه ی ذوب : نقطه‌ی ذوب چدن پایین‌تر از نقطه ذوب فولاد است.

۴- انعطاف پذیری : فولاد قابل انعطاف و چکش خوار است در حالی که چدن سخت و دارای مقاومت فشاری بالا است.

۵- قیمت : فولاد به دلیل فرایند تولید سخت و پیچیده گرانتر از چدن است.

۶- شکستگی : چدن به راحتی  ترک می خورد می‌شکند در حالی که فولاد به راحتی شکسته نمی‌شود و قابل انعطاف است.

۷- تست براده : براده های چدن ترد ، تیز و شکننده هستند.و زمانی که با جسمی آنها را برمی داریم انسجام ندارند. درحالی که براده های فولاد به راحتی به هم می چسبند.

۸- تست جرقه : با قرار دادن لبه ای از دو فلز زیر سنگ رومیزی می توان جرقه ی آنها را بررسی کرد. اگر طول جرقه ها کم ، رنگ آن قرمز ، و نوک جرقه ها برفکی شکل باشد فلز چدن است.و اگر طول جرقه ها زیاد، رنگ آن سفید، و نوک جرقه ها چنگالی و سوزنی شکل باشد فولاد است.

۹- کربن : کربن موجود در فولاد به شکل کاربید آهن است در حالی که کربن موجود در چدن به صورت گرافیت یا کاربید آهن یا هر دو است.

۱۰- روان بودن : چدن مذاب سیال تر از فولاد مذاب است و با مواد قالب ریخته گری، کمتر واکنش می دهد. به همین دلیل چدن مذاب هنگام تشکیل گرافیت در حین انجماد و تبدیل شدن از حالت مذاب به جامد کمتر تغییر حجم می دهد و تولید قطعات ریختگی پیچیده‌تر را ممکن می سازد.

۱۱- استحکام : چدن دارای استحکام فشاری بالاتر و فولاد دارای استحکام کششی بیشتری است. به عبارت دیگر در مواردی که نیاز به تحمل نیروهای کششی باشد، از فولاد و در مواردی که نیاز به مقاومت در مقابل نیروهای فشاری باشد از چدن استفاده می شود.

۱۲- خوردگی : مقاومت به خوردگی فولاد بیشتر از چدن است. که البته برای افزایش مقاومت به خوردگی چدن، از ایجاد پوشش بر روی آن‌ها استفاده می‌شود.

۱۳- کاربرد : چدن اغلب در تولید لوله‌ها، قطعات مورد نیاز در صنعت خودروسازی مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه گیربکس کاربرد دارد. در حالی که فولاد کاربردهای گسترده‌تری در  بسیاری از صنایع مانند خودروسازی، صنایع غذایی، ساختمان سازی و … دارد.

از مهم‌ترین کاربردهای فولاد در تولید مقاطع فولادی مانند تیرآهن، نبشی، ناودانی، میلگرد، قوطی، انواع ورق و…را نام برد.

◾️تفاوت آهن و فولاد

از مهم ترین تفاوت های بین آهن و فولاد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• فولاد استحکام بالاتری از آهن خام دارد.
• فولاد مقاومت به خوردگی بیشتری از آهن دارد.
• فولاد شکل پذیری کمتری نسبت به آهن خام دارد.
• فولاد وزن کمتری نسبت به آهن دارد.
• هزینه بازیافت فولاد کمتر از آهن است.

◾️تفاوت آهن و چدن

از تفاوت های آهن و چدن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نقطه ذوب چدن کمتر از نقطه ذوب آهن است.
• چدن از نظر وزنی سبک‌تر از آهن خام است.
• چدن در مقایسه با آهن خالص، سختی و استحکام بالاتری دارد.
• آهن خالص به رنگ نقره‌ای براق و چدن، کدر است.
• قابلیت ریخته‌گری چدن بهتر از آهن خام است.
• مقدار کربن در آهن خام بیشتر از چدن است.

سخن پایانی :

در این مقاله به بررسی ویژگی های منحصر به فرد و همینطور ویژگی های مشترک بین فولاد و چدن پرداختیم و آنها را به صورت مختصری شرح دادیم.

انتخاب صحیح نوع آلیاژ در ساخت محصولات مختلف یکی از ارکان های بسیار مهمی می باشد که تضمین کیفیت و استقامت آن سازه یا محصول را برای شما به ارمغان خواهد آورد. کارخانه فولاد نصر آذربایجان با سابقه ای طولانی در تولید انواع پروفیل های فولادی ، مفتخر می باشد که جزو برترین کارخانجات فولاد تبریز محسوب شده و در سال 1400 به عنوان واحد نمونه ی صادراتی کشور در حوزه ی فولاد معرفی گشته است. از جمله تولیدات این واحد صنعتی می توان به انواع تیرآهن ، نبشی و ناودانی اشاره کرد .