چدن (به دلیل کیفیت پایین و ماشینکاری بدتر در مقایسه با فولاد ملایم تا قرن نوزدهم فراکیو نیز نامیده می شد) چدن یک آلیاژ آهنی است که عمدتاً از آهن و کربن با محتوای کربن نسبتاً بالا تشکیل شده است. با کاهش یا عملیات حرارتی سنگ آهن به دست می آید.
اگر میزان کربن برابر ۴٫۳ یا بیشتر از ۴٫۳ باشد چدن ترد وشکننده تر خواهد بود.
آلیاژهای آهنی با کربن ۰٫۰۸٪ <C <2.06٪ فولادها هستند.
چدن در حدود ۱۱۵۰ درجه سانتی گراد با ۴٫۳ درصد کربن (نقطه یوتکتیک) ذوب می شود. با افزایش یا کاهش میزان کربن ، دمای ذوب افزایش می یابد.
نحوه تولید چدن
تولید چدن به طور کلی با کاهش اکسیدهای آهن با سوزاندن کک در تماس با آنها ، در تجهیزاتی به نام کوره بلند انجام می شود. سنگ معدن در لایه های متناوب با کربن کک شونده گوگرد کم چیده شده است. آهن موجود در کانی ، وقتی به حالت مذاب می رسد ، به سمت پایین می چکد و در ظروف مخصوص جمع آوری می شود.
از دهه ۱۹۹۰ ، فرآیند Corex به صورت تجاری در دسترس بود و می تواند با معرفی مزایای متعدد ، از جمله حذف کوره کک ، کوره بلند را جایگزین کند.
کاربرد چدن
اصلی ترین استفاده از چدن ، استفاده متوسط در تولید فولاد است که با دکربوراسیون چدن در تجهیزاتی به نام مبدل که اکسیژن یا هوا در آن دمیده می شود ، بدست می آید: گاز در واکنش با کربن ، میزان آن را در فلز مذاب و به عنوان دی اکسید کربن تخلیه می شود.
در مقایسه با فولاد نرم (C <1.5٪) ، چدن دارای سختی بیشتر است ، بنابراین مقاومت بیشتری در برابر سایش ، و انعطاف پذیری کمتری دارد ، بنابراین شکنندگی بیشتری دارد و همچنین ضریب انبساط حرارتی کمتری دارد (۱۰ ppm در مقابل ۱۲ ppm ، یعنی حدود ۲۰٪ کمتر) ، این ویژگی ، که به اثر روانکاری کربن موجود در آلیاژ به شکل گرافیت اضافه شده است ، آن را برای کوپلینگ هایی که در آنها تغییرات دما وجود دارد ، مناسب می کند. علاوه بر این ، وجود کربن در مقادیر زیاد در چدن دارای فعالیت قابل ملاحظه ای در برابر زنگ زدگی است ، به طوری که اغلب محصولات چدنی و به ویژه اثاثیه شهری (نیمکت ها ، چشمه ها ، روکش منهول ها) به این منظور رنگ آمیزی نمی شوند. حفاظت خاص ، اما فقط به دلایل زیبایی.
ساختار بلوری ناپیوسته (ریزساختار) چدن مانعی برای ارتعاشات مکانیکی است.
بر خلاف فولاد ، که عمدتاً می توان آن را با آهنگری مدل کرد زیرا در دمای ذوب مایع می شود در حالی که به طور قابل ملاحظه ای چسبناک باقی می ماند ، چدن به دلیل گرانروی کم در دمای ذوب ، تا حد زیادی در تولید ریخته گری های همجوشی استفاده می شود. اینها شامل درک شکل منفی چیزی است که می خواهید به دست آورید و با ریخته گری بعدی چدن مایع در قالب ، که قسمت خالی را اشغال می کند ، شکل مورد نظر را به خود می گیرد. ریخته گری چدن با مواد با کیفیت امکان ایجاد اشکال پیچیده و جزئیات ریز را می دهد. خنک کننده ریخته گری بر ساختار چدن تأثیر می گذارد که در صورت سرد شدن سریع یا سرد شدن آهسته سفید است.
در گذشته ، ریخته گری چدن منحصراً در زمین انجام می شد. سپس به سراغ ریخته گری پوسته رفتیم. امروز به ریخته گری پیوسته رسیده ایم ، که از آن چدن به دست می آید که چدن هیدرولیک نیز نامیده می شود. میله های ریخته گری پیوسته ، به دلیل فشردگی فوق العاده و عدم وجود مطلق سوراخ ها ، از کیفیت عالی برخوردار هستند. فرآیند ریخته گری مداوم به شما امکان می دهد یک میله با مشخصات ثابت بدست آورید و علاوه بر این ویژگی های مکانیکی برای آلیاژ یکسان به وضوح بهتر از ریخته گری سنتی است. استفاده از این نوع چدن ، همانطور که از نامش پیداست ، در تولید شیرآلات و اجزای هیدرولیک بدون خطر یافتن نشتی سیال هیدرولیک به دلیل سوراخ های ضربه ای امکان پذیر است.
ویژگی هایی که استفاده راحت از چدن را در بسیاری از برنامه ها امکان پذیر می کند عبارتند از:
اقتصاد در تولید ؛
مقاومت در برابر سایش؛
قابلیت ماشینکاری خوب با ماشین آلات ؛
امکان ایجاد اشکال بسیار پیچیده با ریخته گری ساده ؛
قابلیت چسبندگی عالی
سختی ، که به عنوان یک طرف مقابل شامل شکنندگی می شود
ویژگی های مکانیکی عالی مواد و سهولت شکل دهی ، استفاده گسترده از آن را حتی در محصولات فعلی با تکنولوژی خوب ، مانند مونوبلوک موتورهای خودرو توضیح می دهد. سهولت ریخته گری اجازه می دهد تا این عملیات اولیه نیز قطعی باشد (به جز پردازش نهایی) ، در حالی که برای فولاد ، آهنگری گرم و پردازش مکانیکی سرد از نظر انرژی گران هستند و شامل از سرگیری پردازش ، ذخیره سازی و زمان می شوند.
