ورود
تفاوت آهن و چدن و روش های تشخیص آن
چندن ها و آهن ها با یکدیگر تفاوت های بسیاری از نظر خواص و مواد تشکیل دهنده دارند که در زیر به برخی از این تضاد ها می پردازیم. پیش تر نیز به تفاوت آهن و فولاد طی نوشتاری پرداخته شده بود.
چدن چیست ؟
چدن (Cast Irons) خانواده ای از آلیاژهای آهنی هستند که از آهن، کربن (از ۲٫۱۱٪ تا تقریباً ۴٫۵٪) و سیلیسیم (تا ۳٫۵٪) تشکیل می‌شوند . چدنها غیر از نوع داکتیل ، تا حدودی شکننده هستند و به دلیل داشتن نقطه ذوب پایین، سیالیت بالا، قابلیت ریخته‌گری آسان، قابلیت ماشین کاری بالا، تغییرشکل ناپذیری و مقاومت به سایش بالا، به موادی مهندسی با دامنه وسیعی از کاربردها تبدیل شده‌اند و در تولید انواع لوله‌ها، ماشین آلات، قطعات مورد استفاده در صنعت خودروسازی مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه دنده به کار می‌روند. چدنها همچنین در برابر تخریب ناشی از اکسایش و زنگ زدگی مقاومت بالایی دارند.
تولید چدن
چدن از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه بدست می‌آید و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است. بسته به نوع کاربرد، میزان کربن و سیلیسیم تا حد مطلوب (به ترتیب ۲ تا ۳٫۵ و ۱ تا ۳ درصد وزنی) کاهش داده می‌شوند. سایر عناصر نیز حین ریخته‌گری و قبل از شکل‌گیری نهایی، به مذاب افزوده می‌شوند. چدن به جز موارد خاص که در کوره بلند موسوم به کوره کوپل ذوب می‌شود، عمدتاً در کوره‌های القای الکتریکی تولید می‌گردد. پس از تکمیل ذوب، مذاب به کوره نگهدارنده یا قالب ریخته می‌شود.
در اواخر قرن ۲۰ میلادی ، ظروف نچسب بیشتر از چدن در بیشتر خانه ها رایج شده بود ، آشپزهای بیشتری به استفاده از قابلمه های چدنی برگشتند و این آلیاژ را به عنوان یک گزینه مناسب و سالم انتخاب کردند و مزایای آن را دوباره کشف کردند. چدن آلیاژی از آهن و کربن است که در آن بیش از ۲% کربن وجود دارد. این آلیاژ به دلیل مقرون به صرفه بودن و دوام بالا ، تا اوایل قرن ۲۰ ماده مورد علاقه ظروف آشپزی بود. این ماده از آلومینیوم ارزان تر بود و به طور گسترده تری در دسترس مردم قرار می گرفت .
بسته به محتوای سیلیکون موجود در چدن، این ماده به عنوان چدن سفید یا چدن خاکستری طبقه بندی می شود و ممکن است تحت دمای بیشتر تحت فرآوری قرار گیرد تا چدن قابل انعطاف یا شکل پذیر تولید شود.
دسته بندی چدنها
اولین طبقه‌بندی انجام شده برای چدنها در گذشته بر اساس رنگ سطح مقطع شکست آنها انجام گرفت. بر این اساس چدنها به دو دسته کلی تقسیم شدند
چدن سفید: از آنجا که در این چدنها، شکست در امتداد صفحات کاربید آهن رخ می‌دهد، سطح مقطع شکست کریستالی آنها سفید است.
چدن خاکستری: در این چدنها، شکست در امتداد صفحات گرافیت رخ می‌دهد، به همین دلیل سطح مقطع شکست کریستالی آنها خاکستری است.
کاربرد چدن
- در تولید قطعات ریختگی تحت فشار از جمله شیر فلکه ها، بدنه های پمپ قطعات ماشین آلات که در معرض شوک و خستگی هستند، میل لنگ ها، چرخ دنده ها، غلتک ها، تجهیزات فرایند شیمیایی، مخازن ریختگی تحت فشار و…
- برای خودرو و صنایع وابسته به آن مثلا در ساخت مفصل های فرمان، دیسک ترمزها، بازوها، میل لنگ‌ها و چرخ دند‌ه‌ها، صفحه کلاچ‌ها و…
- در راه آهن، کشتیرانی و خدمات سنگین و دیگر جاهایی که نیاز به مقاومت در برابر شوک است مثلا در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها، بدنه موتور، پمپ ها، بست ها و غیره.
- قطعات غیر فشاری برای کاربردهای درجه حرارت بالا برای مثال در ساخت قطعات و جعبه های درگیر با آتش، میله های شبکه، قطعات کوره‌ها، قالبهای شمش، قالبهای شیشه، بوته‌های ذوب فلز.
- اگر چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی ( Corrosion ) بویژه در محیط های قلیایی هستند، مهمترین کاربرد این چدنها در پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ‌ها و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم های بخار و جابجایی محلول های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.
ظروف آشپزخانه چدنی
آهن چیست ؟
آهن ( Fe ) نام یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲۶ و چگالی ۷۸۷۴ کیلوگرم بر مترمکعب است. آهن یک فلز است که در نخستین دوره فلزهای واسطه جای دارد. آهن از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازنده کره زمین است. آهن اصلی‌ترین عنصر سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته‌است.
در حدود 1400 پیش از میلاد، از ساخته‌های آهنی در قلمرو هیتی‌ها در ارمنستان کنونی استفاده می‌شد که این به عنوان نخستین شواهد مصرف این عنصر است.
تولید آهن فلزی
الف) روشهای آزمایشگاهی
در برخی کاربردهای خاص که به آهن خالص نیاز است می‌توان آن را در آزمایشگاه در مقادیر کم از طریق کاهش اکسید خالص یا هیدروکسید آن با هیدروژن تولید کرد، یا می‌توان پنتاکربونیل آهن را تا ۲۵۰ درجه سلسیوس گرم کرد تا تجزیه شده و آهن خالص پودری ایجاد گردد. روش دیگر الکترولیز کلرید آهن بر روی کاتد آهنی است.
ب) روشهای صنعتی اصلی
سنگ آهن
امروزه، تولید صنعتی آهن یا فولاد از دو مرحله اصلی تشکیل شده‌است. در مرحله اول، سنگ آهن با کک در کوره بلند کاهش یافته و فلز مذاب از ناخالصی‌هایی مانند کانی‌های سیلیکات جدا می‌شود. در این مرحله آلیاژی تولید می‌شود – آهن خام – که حاوی مقادیر نسبتاً زیادی کربن است. در مرحله دوم، توسط فرایند اکسایش مقدار کربن موجود در آهن خام کاهش می‌یابد تا آهن فرفورژه، فولاد یا چدن تولید شود. در این مرحله می‌توان سایر فلزات را برای ساخت آلیاژهای فولادی به آن اضافه کرد.
کاربرد آهن
مصارف آهن آلات شامل صنعتی و ساختمانی می باشد. برای ساختمان سازی آهن را به اشکال مختلف نوردکاری می کنند که اصطلاحا پروفیل های ساختمانی نامیده می شود. تیرآهن ، میلگرد، نبشی، ناودانی و انواع ورق آهنی جزو پرکاربردترین مقاطع آهنی محسوب می شوند.
در صنعت نیز آهن به اشکال مختلف به کار گرفته می شود و به کمک جوشکاری، پرچ و پیچ به یکدیگر اتصال داده می شود. امروزه کمتر پیشه و صنعتی وجود دارد که در آن آهن استفاده نشود.
آمار تولید سنگ آهن کشورها بین سالهای 2015 تا 2018
میزان تولید کنسانتره سنگ آهن در کشور
تفاوت آهن و چدن چیست و روشهای تشخیص
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 ۰.۰۸ درصد و منگنز کمتر از ۰.۰۶ درصد)
چدن: چدن آلیاژي از آهن و کربن است که عموما ۳ تا ۵ درصد کربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم دارد. میزان کربن چدن، از فولاد بیشتر است. چدن ها گروه مهمی از آلیاژهای ریخته گری 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
