وبلاگ

تفاوت فولاد آهن و چدن + بررسی ویژگی هر یک به طور مجزا

تفاوت فولاد آهن و چدن

برای آن دسته از افرادی که به تازگی قصد دارند وارد حوزه آهن و فولاد شوند، این سوال پیش آمده که تفاوت فولاد، آهن و چدن در چیست؟ هریک از این مواد چه خواصی دارند و انواع آن کدامند؟ در ادامه این مقاله از سایت آهن ملت همراه ما باشید چرا که قصد داریم به نقد و بررسی این مواد و کاربرد آن‌ها در صنایع مختلف بپردازیم.

نگاهی به تفاوت فولاد، آهن و چدن

اگر بخواهیم به بیان ساده به بررسی تفاوت میان این مواد مختلف بپردازیم باید گفت سنگ آهن در ابتدا در کوره‌های آهن‌گدازی تولید می‌شوند و از آن به منظور تولید آهن خام استفاده می‌‌شود. سنگ آهن، در واقع اساس و پایه‌ای است که از آن آهن و فولاد تولید و ساخته می‌شود. همچنین به آهن خام برای تولید چدن، آهن معمولی و فولاد نیاز داریم. در حقیقت باید گفت آهن و چدن هردو آلیاژهای آهن محسوب می‌شوند.

با بررسی آمار و ارقام به دست آمده، بیش از 95 درصد فلزات سراسر دنیا، توسط آهن، این فلز پرکاربرد تولید شده‌اند. استخراج آهن، از سنگ معدن آهن انجام می‌گیرد. از لحاظ وزنی، این فلز وزن زیادی دارد و رنگ آن درخشان و به رنگ خاکستری است.

در مقایسه با آهن، چدن و فولاد از قیمت پایین‌تری برخوردار هستند. برای تولید هر دو محصول به سنگ آهن یا آهن خام نیاز است. به دلیل مقاومت بالایی که ترکیبات این دو ماده دارند، امروزه به طور گسترده از آن‌ها در خودروسازی، کشتی‌سازی و ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.

از آهن نیز به دلیل خواص و ویژگی‌هایی که دارد، امروزه در صنعت ساختمان‌سازی به منظور ساخت مقاطع فولادی همچون میلگرد، نبشی، انواع ورق آهنی و گالوانیزه و…، ناودانی، پیچ و مهره، میخ و… استفاده می‌گردد.

معرفی سنگ آهن

سنگ آهن یا آهن خام، متشکل از موادی نظیر سنگ آهن، آلومین، نمک‌های معدنی و… است. برای تولید محصول خام، نیاز است تا سنگ آهن در کوره‌های گداز، تحت حرارت قرار گیرد. در این کوره‌ها، از 4 نوع سنگ یعنی هیدروکسیدها، اکسیدها، سولفور و کربنات استفاده می‌شود. از محصول نهایی تولیدشده می‌توان به منظور تولید فولاد، چدن و آهن استفاده نمود.

آشنایی با انواع آهن خام

آنچه سبب تفاوت میان انواع فلزات آهنی و آهن می‌شود را باید تفاوت در میزان کربن این محصولات دانست. در آهن نیز، میزان کربن تعیین‌کننده ویژگی‌ها و خواص فولاد، چدن و آهن است.

آهن خام، از نظر ساختاری، ترد و شکننده است که دلیل آن، حجم بالای کربن است. ازاین‌رو، به راحتی در اثر ضربه، شکسته و خرد می‌شود و قابلیت نورد شدن و چکش‌خواری را ندارد. همچنین کربن می‌تواند سبب کاهش دمای ذوب فلزات شود.

انواع آهن خام، شامل موارد زیر هستند که میزان کربن در آن‌ها به مراتب کمتر از آهن خام است:

  1. آهن معمولی
  2. آهن خالص

مشخصات و تولید آهن معمولی

میزان کربن در آهن معمولی، چیزی در حدود 2 درصد است. برای تولید این محصولات، لازم است تا مقداری آهن قراضه به همراه آهن خام، در کوره کربونیزاسیون شود. یکی از موارد مهم در آهن معمولی، پایین بودن دمای ذوب آن است که چیزی در حدود ۱۱۳۰ درجه سانتی‌گراد عنوان شده است. همچنین آهن معمولی، با قرارگیری در معرض هوای مرطوب، به سرعت دچار زنگ‌زدگی می‌شود بنابراین نیاز به یک پوشش محافظ و مقاوم در برابر زنگ‌زدگی دارد. ساخت ماشین‌آلات صنعتی، ساختمان‌سازی و سایر صنایع از جمله کاربردهای متعدد آهن معمولی محسوب می‌شود.

تفاوت فولاد آهن و چدن

مشخصات و تولید آهن خالص

منظور از آهن خالص، آهن نرم و ورزیده، حاوی 0.02 کربن است. به دلیل آنکه این آهن با مقداری سرباره مخلوط شده، از لحاظ ظاهری، حالت فیبری به خود گرفته است. نکته قابل توجه در مورد آهن خالص آن است که امکان عملیات جوشکاری در آن وجود ندارد که دلیل این امر، بالا بودن دمای ذوب آهن بوده که در حدود ۱۵۴۰ درجه سانتی‌گراد عنوان شده است. از ویژگی‌های آهن خالص باید به بالا بودن مقاومت کششی، مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف‌پذیری آن اشاره کرد. همچنین این محصول به منظور تولید فولاد و چدن استفاده می‌شود و مصرف ساختمانی برای آن در نظر گرفته نشده است.

بر اساس ساختار کریستالی، آهن خالص یا خام به 4 دسته زیر دسته‌بندی می‌شود:

  1. آهن خام سفید

اگر آهن خام در سرعت بالایی سرد شود، آهن خام سفید تولید می‌گردد. در طی این فرایند، کربن موجود در آهن با سرعت بالایی سرد می‌گردد که به همین دلیل، رنگ خود را که روشن است حفظ خواهد کرد. از آهن خام سفید، که حاوی مقدار کمی سیلیسیم است در فولادسازی و یا ساخت فلزات استفاده می‌گردد. همچنین این ماده، از لحاظ ساختاری ترد و سخت است و بر روی سطوح شکسته خود، دانه‌های ریز و روشنی دارد.

  1. آهن خام خاکستری

اگر آهن خام در سرعت پایینی سرد شود، آهن خام خاکستری تولید می‌گردد. در سرعت پایین سرد شدن، کربن موجود تبدیل به گرافیت خواهد شد و رنگ تیره خود را حفظ می‌کند. همچنین این ماده، از لحاظ ساختاری ترد و سخت نیست و بر روی سطوح شکسته خود، دانه‌های درشتی و خاکستری دارد. آهن خام خاکستری حاوی سیلیسیم بیشتری در مقایسه با آهن خام سفید است و از آن به منظور ساخت چدن استفاده می‌گردد.

  1. آهن خام نیمه‌خاکستری

جنس آهن خام نیمه‌خاکستری، بین آهن خام خاکستری و سفید است و به دلیل ساختاری که دارد، قابل استفاده در تولید چدن سخت و فولاد است.

چدن چیست ؟

برای تولید چدن از آهن خام خاکستری استفاده می‌شود. برای تولید این محصول، نیاز است تا این ماده به همراه قراضه آهن، درون کوره‌های مخصوص ذوب شده و ناخالصی‌های آن که شامل گوگرد و فسفر هستند، به طور کامل و به شکل سرباره از آن خارج شود. ماده‌ای که در این مرحله در اختیار ما قرار دارد و حاوی منگنز است، چدن، با ساختار شکننده، سخت و بسیار محکم است. در ساختار چدن آلیاژهایی همچون کربن، منگنز، آهن و سیلیسیم قرار دارد که وجود هریک از این مواد، سبب ایجاد ویژگی‌های خاص در چدن می‌شود.

همانند آهن خام، چدن نیز فاقد قابلیت چکش‌خواری است چرا که ساختاری سخت و شکننده دارد. اما در برابر زنگ‌زدگی و حرارت، مقاومت بسیار خوبی، در مقایسه با فولاد، از خود به نمایش می‌گذارد.

آشنایی با انواع چدن

همانند آهن خام، چدن نیز در انواع مختلفی وجود دارد که تمام آن‌ها، مقاومت بالایی در برابر فشار دارند.

  1. چدن سفید

اگر چدن خام در سرعت بالایی سرد شود، چدن سفید تولید می‌گردد. دلیل سفید بودن رنگ این محصول، سرعت بالای سرد شدن و تبدیل نشدن چدن به گرافیت است. چدن سفید، حاوی مقدار کمی سیلیسیم است و از آنجایی که ساختاری ترد و سخت دارد، قابلیت سوهان‌کشی را در اختیار شما قرار نخواهد داد. همچنین روی سطوح شکسته آن، دانه‌های ریز و روشن قابل مشاهده هستند. در ساخت وسایل کوچک، از چدن سفید استفاده می‌گردد.

  1. چدن خاکستری

اگر چدن خام در سرعت پایین سرد شود، چدن خاکستری تولید می‌گردد. دلیل خاکستری بودن رنگ این محصول، سرعت پایین سرد شدن و تبدیل شدن چدن به گرافیت است. در مقایسه با چدن سفید، این چدن ساختار نرم‌تری دارد و قابلیت چکش‌خواری را در اختیار شما قرار خواهد داد. همچنین روی سطوح شکسته آن، دانه‌های تیره و درشت قابل مشاهده هستند. از این چدن در ساخت شبکه چدنی، درپوش چدنی کف خیابان‌ها، ناودانی، یراق‌آلات، پروفیل پنجره و… استفاده می‌شود.

  1. چدن نیمه خاکستری

از نظر جنس و ساختار، این چدن بین چدن خاکستری و چدن سفید قرار دارد.

  1. چدن سخت

با گرم کردن چدن، سپس سرد کردن سطح خارجی آن با سرعت بالا و در نهایت انتظار برای خنک شدن چدن از داخل آن، به چدن سخت خواهیم رسید. این فرایند سبب می‌شود تا این نوع از چدن، در برابر ساییدگی از مقاومت بالایی برخوردار باشد. همچنین سطح این چدن از نوع چدن سفید و مغز آن از نوع چدن خاکستری است. به منظور ساخت لوله‌های زیر دال پل‌ها، از چدن سخت استفاده می‌گردد.

  1. چدن نرم

به منظور کاهش تردی چدن و افزایش نرمی آن، در ابتدا عملیات حرارت‌دهی چدن نیمه خاکستری و سفید به همراه گرد سنگ اکسید آهن انجام می‌شود تا زمانی که مقداری از کربن آن سوخته شود. این کار سبب می‌شود تا چدن در برابر ضربه از مقاومت بالایی برخودار شده و قابلیت چکش‌کاری داشته باشد. برای ساخت یراق درب و پنجره، شیر آب، کلید و قفل و به طور وسایل کوچک از چدن نرم استفاده می‌گردد.

فولاد چیست؟

یکی از آلیاژهای بسیار معروف و پرمصرف که حاوی 0.2 تا 1.5 درصد کربن است، فولاد نام دارد. بر اساس آمار و ارقام، بیش از نیمی از فولاد تولیدشده در دنیا از آهن قراضه ساخته می‌شود. فرایند ساخت این محصولات به این صورت است که در ابتدا عملیات ذوب آهن قراضه به همراه آهن خام سفید انجام می‌شود تا زمانی که کربن به طور کامل از دست برود. با خارج شدن ناخالصی‌ها به صورت سرباره، به فولاد دست خواهیم یافت.

فولاد چه خواصی دارد؟

فولاد، خواص و مزایای بسیار زیادی دارد که از میان آن‌ها می‌توان به مقاومت بالا و قابلیت‌ شکل‌پذیری آن اشاره کرد. با توجه به عملیات حرارتی که بر روی فولاد انجام گرفته، میزان فلزهای آلیاژدهنده که در آن وجود دارد و همچنین درصد کربنی که در آن موجود است، خواص فولاد مشخص می‌گردد. برخی از خواص فولاد عبارتند از:

  • انبساط حرارتی
  • قابلیت شکل پذیری
  • قابلیت اتصال
  • اکسیداسیون
  • مقاومت‌های مکانیکی، کششی، فشاری، برشی، خمشی، ضربه‌ای

به منظور جلوگیری از زنگ‌زدگی فولاد، از عناصری نظیر مس، کروم، نیکل و… استفاده می‌شود. به علاوه اینکه، می‌توان بر روی آن پوشش روی، قلع و… نیز قرار داد. همچنین با انجام عملیات مختلف حرارتی و سپس سرد کردن، می‌توان خواص مکانیکی فولاد را تغییر داد.

آشنایی با انواع فولاد

با توجه به میزان کربن موجود در فولاد، می‌توان این محصولات را به انواع زیر دسته‌بندی نمود:

  1. فولاد نرم: حاوی 0.2 درصد کربن، امکان استفاده در ساخت ورق‌ها و تیرهای فولادی، لوله، سیم خاردار، پیچ و مهره، چرخ‌دنده، عدم امکان استفاده در ابزارسازی
  2. فولاد متوسط: حاوی 0.2 تا 0.6 درصد کربن، امکان استفاده در ساخت ماشین‌آلات، ریل‌سازی و ساخت دیگ بخار
  3. فولاد سخت: حاوی 0.6 تا 1.5 درصد کربن، امکان استفاده برای ساخت مته، کارد و چنگال آشپزخانه، ابزارآلات و…

بررسی تفاوت‌های آهن، فولاد و چدن

آهن: برای تولید آهن از فولاد کم‌کربن (کمتر از 0.08 درصد) استفاده می‌شود.

فولاد: بیشترین میزان کربن موجود در فولاد، در حدود 2 درصد است. با افزودن کربن و عناصری نظیر تیتانیم، وانادیم، نیکل و منگنز، آهن مذاب تصفیه‌شده را به فولاد تبدیل می‌نمایند.

چدن: این آلیاژ حاوی 3 تا 5 درصد کربن است و به خانواده آلیاژهای ریخته‌گری تعلق دارند. در مقایسه با آهن، نقطه ذوب چدن پایین است و در برابر خوردگی، به سرعت آسیب می‌بیند. این ماده همچنین در مقایسه با آهن و فولاد، خشک‌تر و خمش‌ناپذیرتر است.

کلام آخر

در این مقاله از سایت آهن ملت، به بررسی تفاوت فولاد، آهن و چدن، از انواع آن‌ها تا کاربرد هریک از این مواد در صنعت پرداختیم. همان‌طور که مشاهده کردید، هریک از این نوع فلزها، دارای خواص و ویژگی‌های مشخصی هستند که امکان استفاده در صنایع مختلف را در اختیار شما قرار می‌دهند. امیدواریم که مطالب موجود در این مقاله برای شما همراهان گرامی مفید واقع شود. به شما کاربران گرامی توصیه می کنیم جهت دریافت اطلاعات بیشتر و قیمت پروفیل ، قیمت ورق و دیگر محصولات فولادی با شماره 02167103 تماس حاصل نموده و یا به جداول قیمتی مندرج در صفحه محصولات مراجعه نمایید.

دیدگاهی در مورد “تفاوت فولاد آهن و چدن + بررسی ویژگی هر یک به طور مجزا

  1. عباسی گفت:

    سلام مقالات بسیار عالی و جامع هستن خیلی راهنماییم کردن و اطلاعات بیشتری راجع به فولاد فهمیدم سپاس از سایت خوبتون

    1. admin گفت:

      درود بر شما ممنون که با ما همراه هستید

  2. بیات گفت:

    سلام و عرض ادب
    وبلاگ بسیار بسیار عالی بارگذاری کردید خیلی لذت بردم
    تفاوت اهن و فولاد و چدن به طور کامل توضیح داده شده بود
    پایدار باشید

    1. admin گفت:

      ممنون از همراهی شما

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *