آهن، فولاد و چدن هر سه ماده ای هستند که با یکدیگر تفاوت داشته و به هیچ وجه باهم یکی نیستند. به طور کلی می توان می گفت که چدن و فولاد آلیاژ هایی هستند که پایه آنها آهن می باشد.
تفاوت آهن، فولاد و چدن مشخص است. آهن خام پس از استخراج سنگ آهن و گداخته شدن در کوره به وجود می آید و همانطور که گفته شد چدن و فولاد آلیاژهایی هستند که بر پایه آهن است که خواص دیگری را به آنها اضافه می کنند. تنها عاملی که باعث تفاوت آهن، فولاد و چدن می شود، کربن است. در این مقاله به بررسی آهن، فولاد و چدن به صورت جداگانه خواهیم پرداخت.
آهن
همانگونه که میدانید آهن عنصر فلزی است که رنگ آن خاکستری می باشد. این عنصر با عدد اتمی 26، نقطه‌ی ذوب °C1538، نقطه‌ی جوش °C2861، چگالیg/cm3 787، جرم اتمی نسبی 847/55 و در دمای °C20 به حالت جامد موجود می باشد. علاوه بر این 5 درصد از پوسته زمین متشکل از آهن می باشد و به عنوان چهارمین عنصر فراوان بعد از آلومینیوم، اکسیژن و سیلیسیم و دومین عنصر فلزی فراوان بعد از آلومینیوم (حدود 35 درصد)، شناخته می شود.
از جمله خواص عنصر فلزی آهن می توان به قابلیت فرومغناطیسی، شکل پذیری و انعطاف پذیری، حل شدن در اسید رقیق، رسانایی و ارزان بودن آن اشاره کرد. همچنین آهن در هوای مرطوب و دمای بالا زنگ میزند و عنصری است که از نظر شیمیایی فعال می باشد.
فولاد
همانگونه که در ابتدای این مقاله مطرح شد، تنها عامل تفاوت آهن، فولاد و چدن، مقدار کربن آنها می باشد. یعنی فولاد آلیاژی است که بر پایه آهن بوده و 0.002 تا 2.14 درصد کربن دارد. رفتار این فولاد بر اساس میزان کربن به کار رفته در آن متفاوت است این به این معناست که هرچه در صد کربن به کار رفته در فولاد بالاتر باشد، باعث سختی و شکننده تر بودن آن فولاد است ولی اگر این مقدار کمتر باشد یعنی فولاد شکل پذیر تر و مقاومت کمتری دارد.
این ویژگی در فولاد موجب شده است که برای ساخت مقاطع فولادی متفاوت از این آلیاژ استفاده شود. به طور مثال: در ساخت ورق های فولادی از 0.2 درصد کربن استفاده می شود ودر ساخت مقاطع فولادی ساختمانی این مقدار بین 0.2 تا 0.6 درصد کربن متغیر می باشد.
روش تولید فولاد به دو صورت انجام می شود. در روش اول به آهن خام کربن اضافه می کنند و تا میزان استاندارد آن را پایین می آورد و عناصر دیگر را به آن اضافه کرده تا آن آلیاژ مورد نظر به دست بیاید.
در روش دوم از کوره های قوس الکتریکی استفاده می شود که آهن اسفنجی را ذوب کرده و عناصر دیگری را به آن اضافه کرده و آن آلیاژ مد نظر را تولید می کنند.
چدن
چدن آلیاژی از آهن است که درصد کربن آن 2.14 تا 6.67 می باشد. به طور کلی چدن با حذف فسفر و گوگرد از سنگ آهن به دست می آید و به دلیل داشتن درصد بالای کربن بسیار محکم بوده و مقاومت فشاری بالایی نیز دارد اما در مقابل ترد و شکننده نیز می باشد. اگر بخواهیم به ویژگی های این آلیاژ اشاره کنیم، می توان به قابلیت ریخته‌گری، ظرفیت ماشین کاری، نقطه ذوب پایین، مقاومت به سایش، مقاومت در برابر کرنش اشاره کرد.
چدن ها دارای انواع مختلفی هستند که ترکیب شیمیایی متفاوتی دارند از جمله انواع چدن می توان:
چدن سفید، چدن خاکستری، چدن داکتیل، چدن با گرافیت فشرده و چدن چکش خوار ( چدن مالیبل ) را نام برد.
تفاوت آهن، فولاد و چدن تنها در عنصر کربن موجود در آنها بود. اکنون به مقایسه خواص چدن و فولاد می پردازیم:
- چدن ها نسبت به فولاد ارزان تر بوده و نقطه ذوب کمتری دارند و از طرفی قابلیت قالب گیری به هر شکلی را نیز دارند این به این دلیل است که چدن ها با سرد شدن جمع نمی شوند.
- از طرفی ریخته گری فولاد سخت تر بوده و ویسکوزیته‌ی نسبی بالاتری نیز دارد.
- چدن ها نسبت به فولاد سخت تر است و صدا و لرزش را جذب می کند.
- مقاومت فشاری چدن بیشتر است و و فولاد ها مقاومت کششی بیشتری دارند.
جهت مشاهده قیمت ورق های فولادی کلیک کنید!
کاربرد چدن و فولاد
از جمله کاربرد های چدن و فولاد، استفاده در سازه های ساختمانی می باشد. از فولاد در ساخت تیرها ، درها، در صنعت اتومبیل سازی برای ساخت قطعات و دیگر صنایع برای ساخت ابزار، چاقو، قاب، میخ و ... استفاده می شود.
از چدن نیز در گذشته برای ساخت و تولید خط لوله و ناودانی استفاده می شد و در زمان حاضر برای ساختن درپوش چاه ها، بلوک های سیلندر در موتور اتومبیل و همچنین در ظروف پخت و پز بسیار سنگین و گران مورد استفاده قرار می گیرد.
جمع بندی
این مقاله در خصوص تفاوت آهن، فولاد و چدن برای شما عزیزان ارائه داده شده است امیدواریم که برای شما مفید واقع شده باشد. آهن، فولاد و چدن جز آن دسته از عناصر آلیاژی هستند که از گذشته تا کنون بسیار پرکاربرد بوده بنابراین حائز اهمیت می باشد و فولاد و چدن آلیاژهایی از آهن هستند که تنها تفاوت آن کربن موجود در آنها است.