مقالات

تفاوت فولاد و چدن

تفاوت بین فولاد و چدن

تفاوت بین فولاد و چدن در چیست؟


انسان در دوره تکامل خود در چندین هزارسال پیش تا کنون به دوره هایی از تاریخ رسیده که هردوره دارای خصوصیات همان دوره می باشد مثل دوران نوسنگی و میان سنگی و عصر آهن. انسان توانست کشفیات و ابداعات بسیاری انجام دهد و یکی از کشفیات انسان آهن می باشد.

در میان فلزات بسیاری که انسان به طور ملموس و روزانه با آن در ارتباط می باشد می توان به آهن اشاره کرد.

آهن

آهن که به انگلیسیIron  و به نام لاتین(Ferrum) و با نماد شیمیایی Fe در جدول تناوبی شناخته می شود نام یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 26 و با چگالی  است و

به دلیل داشتن خصوصیات اتم های آن یک فلز شناخته می شود,آهن بزرگترین عنصر سازنده کره زمین به لحاظ جرم محسوب می شودکه اصلی ترین عنصر در هسته بیرونی  و درونی زمین به شمار می رود.

آهن به طور معمول به شکل انواع سنگ معدنی مانند مگنتیت و هماتیت در پوسته زمین یافت می شود.

آهن پس از شناخته شدن در سراسر دنیا به شکلی مورد استفاده قرار می گرفته است که در این باره استفاده از آهن را می توان به 7000 الی 4000 سال قبل از میلاد مسیح و به زمان سومریان و مصریان مرتبط دانست,استفاده از آهن در تمدن بین النهرین نیز مرسوم بوده است.

در فلات و فلات مرکزی ایران با ظهور یک امپراتوری بزرگ به نام امپراتوری هخامنشی عصر آهن در ایران زمین نیز دارای وقایع و دوران به خصوص خود می باشد.

عصر آهن را می توان با ظهور و شکل گرفتن ابزارآلات ساده و کوچک ساخت دست انسان که در زندگی خود به کار می برده است و بیشتر جنبه دفاع ازخود و یا شکار برای ساخت سلاح ویا استفاده در کشاورزی دانست.

انسان در طول هزاران سال با فلزات جدیدی آشنا شده و از هرکدام به شکلی استفاده کرده است,از آهن و مس گرفته تا طلا و نقره و همگی به نحوی در زندگی انسان تأثیرگذار بوده اند.

فلزی که همواره دارای  اهمیت و ارزش بالایی برای رفع نیاز های انسان بوده  و به دلیل فراوانی و نیز در دسترس بودن آن می توان به آهن اشاره کرد.

انسان به کمک آتش و حرارت آن توانست ابداعات زیادی انجام دهد,توانست آهن را ذوب کند و پس از آن به آهن شکل بدهد و ابزارآلات و وسایل جدیدی برای خود بسازد.در مورد فلزات خاطر نشان می گردد که فلزات با حرارت دادن و ذوب شدن و ترکیبشان با یکدیگر به فلزی جدید و خصوصیات جدید تبدیل می شوند.

در مبحث فلزات به بخشی می رسیم که آلیاژ فلزات  نامیده می شود.

آلیاژ:از در هم آمیخته شدن دو یا چندین عنصر با خواص متفاوت به وسیله حرارت و یا دیگر عوامل که تشکیل یک ماده جدید با  حفظ خصوصیات عناصر پایه را نیز داشته باشد آلیاژ می گویند.

از اولین آلیاژهایی که انسان ساخته است می توان به مفرغ  اشاره کرد,مفرغ که حاصل ذوب شدن مس و قلع می باشد دارای کاربردهای فراوانی می باشد از دیگر آلیاژهایی که انسان موفق به ساخت آن شد برنج می باشد که از ترکیب مس و روی بوده و دارای سختی نسبتأ بالایی می باشد.

به طورکلی آلیاژها بنابر فلز پایه به دو دسته آهنی و غیر آهنی طبقه بندی می شوند,از مهمترین آلیاژ آهنی پرکاربرد می توان به فولاد اشاره کرد.

آلیاژهای آهنی خود دارای دو گروه فولادها و چدن ها می باشندکه به میزان کربن موجود ترکیب شده در آنها بستگی دارند.

برای درک بهتر این موضوع به جدول زیر توجه نمایید.

کربن چیست؟

کربن عنصری شیمیایی با نماد C  و عدد اتمی 6 در جدول تناوبی و در رده عناصر غیر فلزی جای دارد.این عنصر پس از اکسیژن دومین عنصر موجود در بدن انسان به لحاظ جرم به شمار می آید. به دلیل ساختار اتم های این عنصر,این توانایی را دارد که به انواع متفاوتی از کربن تبدیل شود.

از بارزترین و سرشناس ترین اشکال دیگر کربن می توان به الماس و گرافیت اشاره کرد که دارای تفاوت های بسیار زیادی می باشند.سختی بسیار بالای الماس و نرمی فوق العاده گرافیت از جمله تفاوت های این دو ماده می باشد.

کربن می تواند با بیشتر عناصر ترکیب شده و ماده ای جدید با خصوصیات جدید پدید آورد.

عنصرکربن در شیمی آلی و ترکیبات آلی دارای مطالعات بسیاری می باشد,از ترکیبات آلی که در زندگی روزمره انسان بسیار پر کاربرد و پر مصرف می باشند می توان به

شکر,الکل و آموکسی سیلین که از پر مصرف ترین آنتی بیوتیک های جهان به شمار میرود اشاره کرد.

از ترکیبات کربن دار در بیشتر صنایع استفاده می شود,صنایعی نظیر تولید تیغه های الماس به منظور برش کاری,ساخت بدنه هواپیماهای فوق پیشرفته رادارگریز و نیز ساخت بدنه خودروهای سوپراسپرت از نمونه موارد مصرف ترکیبات کربن دار به شمار می آیند.

به دلیل داشتن مباحث بسیار و علمی بسیار در مورد کربن در اینجا به این مقدار اکتفا کرده ایم.

فولاد

در انگلیسی به  Steel  شناخته شده و آلیاژی از آهن به شمار می رود,در این آلیاژ بین 0.002 الی2.1 درصد از وزن آن را کربن تشکیل می دهد.

فولاد را می توان به کمک تغییر دادن در میزان درصد کربن موجود در آن و همچنین عملیات حرارتی با خاصیت های ویژه ای تبدیل کرد,از نمونه صنایعی که بسیار با فولاد در ارتباط هستند می توان به صنایع ساختمان,ابزارسازی,کشتی و قطار سازی,صنایع نظامی,خودروسازی اشاره کرد. فولاد به دلیل داشتن خصوصیاتی که دارد از فلزات پر مصرف محسوب میشود,خواصی چون مقاومت کششی بالا,مقاومت تسلیم بالا و هدایت گرمایی خوب.

درساخت فولاد با خاصیت های متفاوت از دیگر عناصر بهره می برند.

به طور مثال:درساخت فولادی دارای مقاومت در مقابل سایش از عنصر تنگستن و برای تولید فولادی با میکروساختار ریزتر از وانادیم  بهره می برند.

فولاد دارای خصوصیات بالقوه ای نسبت به آهن می باشد که می توان به مواردی نظیر:

استحکام بالا در مقابل کشش و خمش

مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی

قابلیت ماشین کاری بهتر نسبت به آهن

فولاد به سبب اینکه آلیاژ آهن به شمار می رود, در بهبود بخشیدن به توانایی ها و قابلیت های آن از عناصری بهره می برند که در جدول زیر قابل مشاهده می باشد.قابل ذکر است که فولاد های رایج و مورد استفاده در بازار بیشتر از رده فولاد های کربنی  می باشند مثل انواع میلگرد و دیگر مقاطع فولادی ساختمانی.

اثر عناصر مختلف بر روی فولاد
عنصر اثر
کربن از ۰٫۰۶ تا ۰٫۴۰٪ امکان سختکاری پوسته کم عمق را فراهم می‌کند.

از ۰٫۴۰ الی ۰٫۶۰٪ امکان سختکاری پوسته را آسان‌تر می‌کند.

از ۰٫۶۰ الی ۰٫۸۰٪ قابلیت سختکاری را افزایش می‌دهد.

از ۰٫۸۰٪ به بالا فقط مقاومت به سایش افزایش می‌یابد و سختی ثابت است.

منگنز قابلیت سختکاری عمیق‌تر را فراهم می‌کند.
سیلیسیم باعث افزایش چقرمگی و استحکام می‌شود.
کروم باعث افزایش مقاومت به سایش و چقرمگی می‌شود.
نیکل باعث افزایش چقرمگی و مقداری مقاومت به سایش می‌شود.
تنگستن باعث افزایش مقاومت به سایش می‌شود.
وانادیم باعث ریزتر شدن میکروساختار می‌شود.
مولیبدن باعث افزایش مقاومت به گرما و افزایش قابلیت سختکاری می‌شود.
کبالت باعث افزایش مقاومت به گرما می‌شود.
نیبوبیم باعث افزایش مقاومت به سایش می‌شود.
گوگرد، سرب، فسفر، کلسیم باعث افزایش قابلیت ماشینکاری می‌شوند.

جدول شماره 1

امروزه در بیشتر صنایع از ساخت سازه ها الی ساخت تجهیزات و ابزار آلات از فولاد استفاده می شود فولاد این امکان را به سازندگان تجهیزات و دستگاهها می دهد که دستگاهی با قابلیت اطمینان بهتر در مقابل انواع نیروها و فشارها داشته باشد.

فولاد را همچنین می توان براساس موارد زیر طبقه بندی کرد:

ترکیب:میزان کربن,فولاد ضدزنگ

شکل:انواع پروفیل و مقاطع,لوله,میل گرد,شمش و تخت

روش های تولید:کوره الکتریکی,ریختگی به صورت پیوسته و…

عملیات حرارتی:آبدیده,آنیل و…

مقاومت و استحکام:براساس استاندارد ASTM بررسی می شود.

فولاد دارای طبقه بندی های دیگری می باشد که می توان به موارد زیر اشاره کرد

*فولاد کربنی

*فولاد آلیاژی

*فولاد ضدزنگ

*فولاد ابزار

فولادکربنی خود دارای سه گروه اصلی می باشد

-فولاد با کربن بالا

-فولاد باکربن متوسط

-فولاد با کربن کم(فولادسبک)

فولادهای آلیاژی: به دلیل استفاده از دیگر عناصر به غیر از کربن دارای خصوصیات خاصی می باشند.این نوع فولادها بر حسب نوع عنصری که به آنها افزوده شده دارای خصوصیات مختص به هر گروه می باشد.(رجوع به جدول شماره 1)

فولاد ضد زنگ:این نوع فولاد به دلیل استفاده از کروم و مقاومت بالای آن در برابر خوردگی دارای ارزش بالایی می باشد.

فولاد ضدزنگ دارای گروههای متفاوتی می باشد که شامل:

آستنیت(گروه200 و300)

فریتی(گروه400)

مارتنزیتی(گروه 400 و 500)

سخت رسوب شونده

ساختار دوفاز یا دوبلکس

فولاد های ذکرشده در بالا به  دو گروه مغناطیس و غیر مغناطیس طبقه بندی می شوند,برای درک بهتر به تصویر زیر دقت نمایید.

فولاد زنگ نزن یا استیل کاربردهای بسیار زیادی دارد و از کاربردهای آن می توان در

صنایع پزشکی

صنایع شیمیایی

لوازم آشپزخانه

تصفیه خانه های آب

صنایع غذایی

و حتی صنعت ساختمان اشاره کرد

چدن

از دیگر آلیاژهای آهن می توان به چدن اشاره کرد.

چدن به انگلیسی (Cast Iron) که از عناصر آهن,کربن و سیلیسیم تشکیل شده در صنایع مختلف کاربرد دارد.

چدن با فولاد در میزان کربن موجود  در خود  تفاوت دارد,میزان کربن موجود در فولاد بین صفر تا دو درصد  و کربن موجود در چدن بیش از دو درصد می باشد.

چدن دارای سختی بالا و بسیارمحکم می باشد ولی در عین حال شکننده است.چدن دارای گروههای متفاوتی می باشد که شامل:

*چدن خاکستری

*چدن داکتیل یا چدن نشکن(چدن نودولار)

*چدن سفید

*چدن مالیبل

*چدن گرافیت فشرده

در نمونه های ذکر شده از چدن به غیر از چدن داکتیل ,دیگر نمونه ها دارای نقطه ذوب پایین,قابلیت ریخته گری آسان,قابلیت ماشین کاری بالا و استحکام بالا در مقابل سایش می باشند.

این خواص  باعث شده که از چدن ها در ساخت پل ها(درگذشته),انواع لوله,درپوش چاه و منهول,قطعات صنعتی ,قطعات و پوسته گیربکس ,صنایع خودروسازی  و حتی در ساخت ظروف آشپزخانه مورد استفاده قرار بگیرند.

چدن خاکستری:به لحاظ وزنی رایج ترین نوع چدن,پرکاربردترین چدن به لحاظ ریخته گری محسوب می شود.این نوع چدن نسبت به شوک مقاومت کمتر و نیز مقاومت کششی پایینی دارد.

چدن داکتیل یا چدن نشکن:این نوع چدن به دلیل ساختار کره ای شکل گرافیت موجود در آن به این اسم شناخته می شود.این چدن قابلیت کشیده شدن و تغییر اندازه بیشتر قبل از شکست ناگهانی نسبت به چدن خاکستری و چدن مالیبل دارد.

از مزیت های قابل توجه چدن داکتیل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نقطه ذوب پایین,شکل پذیری خوب,مقاومت در مقابل سایش,ماشینکاری بسیار خوب

چدن سفید:این نوع چدن دارای میزان کمتر کربن و به دلیل سرعت سرد شدن بالا حاصل می شود.در این نوع چدن کربن به شکل سمنتیت Fe3c رسوب کرده و به صورت فاز نیمه پایدار در می آید.

چدن مالیبل:این نوع چدن به چدن چکش خوار شناخته می شود و در بعضی صنایع کاربرد نیز دارد نظیر ساخت انواع اتصالات و لوله های چدنی.

در گذشته و تاقبل از فراگیر شدن فولاد و استفاده از آن, چدن در بسیاری از صنایع کاربرد داشته است به طوری که در اوایل عصر انقلاب صنعتی در اروپا و بخصوص انگلستان از چدن در ساخت اغلب کارخانه ها وپل ها استفاده می شده است که بیشتر منجر به حوادث غیرقابل جبرانی گردیده است.این کار به سبب ارزان بودن و فراوانی چدن در آن زمان بوده است.

به طور کلی از مزیت های چدن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-قابلیت جذب ارتعاش نسبتأ خوب

-مقاومت در مقابل سایش

-سختی نسبتأ بالا

-فشرده سازی خوب

چدن درعین حال که مزیت هایی دارد معایبی نیز دارد که شامل:

-عدم مقاومت در حرارت های بالا

-قابلیت سیال شدن بالا

-عدم توانایی در مقابل کشش و خمش

-عدم مقاومت در مقابل ضربه

تمامی موارد ذکر شده به میزان و نحوه توزیع کربن در انواع چدن بستگی دارد.

فولاد وکربن در تمامی صنایع سنگین و نیمه سنگین شناخته شده و بخوبی از آنها استفاده می شود,دارندگان صنایع و تولید کنندگان صنعتی به منظور تولید قطعات و دیگر تولیدات خود در خطوط تولیدی خود از فولاد و چدن به صورت خام و یا ذوب کردن استفاده می کنند.

یکی از تولید کنندگان بزرگ و سرشناس در این رابطه را می توان شرکت شهباز گیربکس پیشروسپاهان معرفی کرد, که طی 40سال تجربه در طراحی و تولید انواع گیربکس خورشیدی در استان اصفهان فعالیت می کند این شرکت توانسته با دانش و تکنولوژی روز دنیا اقدام به تولید انواع گیربکس خورشیدی در تیپ و سایزهای مختلف و با نسبت های متفاوتی در هر تیپ نماید.

مجموعه شهبازگیربکس پیشرو سپاهان  با استفاده از بهترین نوع فولاد و چدن در ساخت گیربکس های خود, تولیدی با کیفیت  را در دستور کار خود قرار داده است و امید آن می رود که بتواند با تولیدی با کیفیت همواره در صدر تولید کنندگان داخلی قرار بگیرد.این شرکت توانسته محصولات خود را به منظور رفع نیاز در  اکثر صنایع بزرگ  از جمله سیمان,آب و فاضلاب,رنگ سازی,شیمیایی,چوب,پزشکی و داروسازی,دامداری و دامپروری و … ارائه نماید.

این شرکت از فولاد با کیفیت در طراحی و ساخت انواع قطعات گیربکس  تولیدی خود نظیر:

دنده گیربکس

کریر

پینیون

دنده رینگی

و کلیه قطعاتی که از فولاد ساخته می شوند استفاده کرده و محصولی با کیفیت را ارائه می کند.

لازم به ذکر است که این شرکت (شهبازگیربکس پیشروسپاهان) در طراحی و ساخت بدنه (پوسته) گیربکس های خود از چدن داکتیل  بهره می برد.

مجموعه شهباز موتور با ارائه مشاوره در انتخاب بهترین تجهیزات اعم از الکتروموتور  و گیربکس شمارا یاری می رساند.

برای دانلود کاتالوگ انواع الکتروموتور  و گیربکس به بخش دانلود در همین سایت مراجعه نمایید.

بازگشت به ابتدای مقاله

نظر یا درخواست شما

در صورت درج اطلاعات خصوصی شما مانند شماره تلفن و ایمیل توسط ما مشاهده می شود، و برای عموم فیلتر خواهد شد.