تفاوت بین فولاد و چُدن

مقدمه:

ریخته گری قابلیت منحصر به فردی در طراحی جزئیات ارائه می‌دهد، که غالباً نیاز به ساخت و مونتاژ اضافی را از کنار می‌گذارد. مواد بسیاری از جمله انواع مختلفی از فلزات و مواد مصنوعی را می‌توان ریخته گری کرد، اما آهن و فولاد به طور خاص دارای خواص مکانیکی عالی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها هستند.

میزان کربن؛ تفاوت اصلی بین فولاد و چدن:

چدن و فولاد هر دو فلزات آهنی به شمار می‌آیند که عمدتاً از اتم‌های آهن تشکیل شده‌اند. با این وجود، این موضوع در تولید به این سادگی نیست. آلیاژهای مختلفی در تولید استفاده می شود. برای درک بهتر آنها، تمایز بین آهن مورد استفاده در محصولات روزمره و عنصر علمی آهن یعنی (Fe) مهم است. آهن عنصری است که معمولاً به شکل اکسید شده در طبیعت یافت می‌شود، که استخراج آن با فرآیند ذوب صورت می‌گیرد.

عنصر آهن خالص، آنقدر نرم است که در بیشتر کاربردها کارایی ندارد. زمانیکه این عنصر با کربن ترکیب می‌شود، به آلیاژی سخت‌تر تبدیل می‌شود و بنابراین کارایی آن افزایش می‌یابد. در واقع، می‌توان گفت که، میزان ترکیب کربن وجه تمایز اصلی بین چدن و فولاد است. چدن معمولاً حاوی بیش از 2 درصد کربن است، در حالی که فولاد معمولاً حاوی 1/0 تا 5/0 درصد کربن است.

مقایسه فولاد و چدن:

در ادامه به مقایسه و بررسی ویژگی‌های بین فولاد و چدن می‌پردازیم.

• قابلیت ریخته گری:

آهن در حدود 1260 درجه سانتی‌گراد (2300 درجه فارنهایت) ذوب می‌شود و فولاد در دمای 2600 درجه سانتی‌گراد (1426 درجه فارنهایت) ذوب می‌شود و هر دوی این مواد در دماهای حتی بالا‌تر در قالب‌ها ریخته می‌شوند. افرادی که با آهن و فولاد مذاب سر و کار دارند، سریعاً متوجه تفاوت‌های چشمگیری در میزان ریختن و انقباض آنها می‌شوند.

ریخته گری چدن نسبت به فولاد ساده‌تر است، زیرا به راحتی ریخته می‌شود و به اندازه فولاد منقبض نمی‌شود. به این معنی که به راحتی فضاهای خالی در قالب را پر می‌کند و بنابراین برای انجام این کار به مواد مذاب کمتری نیاز است. این جریان پذیری، چدن را به فلزی ایده‌آل برای سازه‌های آهنی ساختمانی یا تزئینی مانند نرده‌ها و نیمکت‌ها تبدیل می‌کند.

در مقابل، ریخته‌گری فولاد بسیار دشوارتر است، زیرا نسبت به چدن مذاب، سیال کمتری دارد و نسبت به مواد قالب واکنش پذیرتر است. همچنین هنگامی که سرد می‌شود، بیشتر منقبض می‌شود، به این معنی که مواد مذاب بیشتری باید در قالب (معمولاً در یک مخزن اضافی، به نام رایزر)، ریخته شود.

• قابلیت ماشینکاری:

بسته به کاربرد نهایی، ممکن است قطعات ریخته‌گری شده، برای دستیابی به تلورانس‌های خاص یا ایجاد پرداخت مورد نظر نیاز به ماشینکاری داشته باشند. قابلیت ماشینکاری برخی مواد دشوارتر از سایرین است. به عنوان یک قاعده کلی، گرچه عملکرد مکانیکی فلزات با افزودن آلیاژ، افزایش ‌می‌یابد، اما قابلیت ماشینکاری در آنها کاهش پیدا می‌کند.

• قیمت:

چدن اغلب ارزان‌تر از فولاد است برای تولید محصول نهایی، هزینه مواد، انرژی و نیروی کار کمتری لازم دارد. فولاد خام گران‌تر است و برای ریخته‌گری به زمان، انرژی و توجه بیشتری نیاز دارد. با این حال، هنگام طراحی محصولات ریخته گری، در نظر گرفتن هزینه‌های استفاده دراز مدت و جایگزینی، ارزشمند است. نکته قابل توجه این است که در اکثر موارد، قطعاتی که تولیدشان گران‌تر است ممکن است در بلندمدت هزینه کمتری داشته باشند.

فولاد در بسیاری از اشکال پیش ساخته، مانند ورق‌ها، میله‌ها، لوله‌ها و تیرها موجود است و اغلب می‌تواند ماشینکاری یا مونتاژ شود، تا به یک کاربرد خاص تبدیل باشد. بسته به محصول و مقدار مورد نیاز، ساخت محصولات فولادی موجود ممکن است یک گزینه مقرون به صرفه باشد.