فرق بین فولاد و چدن چیست؟ - آریا مذاب

فولاد و چدن دو آلیاژ فلزی پرکاربرد هستند که در صنایع مختلفی از ساخت‌وساز گرفته تا تولید ماشین‌آلات، مورد استفاده قرار می‌گیرند. علی‌رغم شباهت‌های ظاهری، این دو ماده از نظر خواص و کاربردها تفاوت‌های قابل توجهی دارند که درک آن‌ها برای مهندسان، طراحان و متخصصان انتخاب مواد، امری ضروری است.

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های کلیدی بین فولاد و چدن، میزان کربن موجود در آن‌هاست. فولاد حاوی ۰.۰۲ تا ۲.۱ درصد کربن وزنی است. این میزان کربن به فولاد استحکام و سختی می‌بخشد. در مقابل، چدن بین ۲ تا ۴ درصد کربن وزنی دارد. این درصد بالای کربن، چدن را شکننده‌تر و سخت‌تر از فولاد می‌کند.

نگاهی کلی به تعریف چدن و فولاد

دسته‌ای از آلیاژهای آهنی است شامل؛ آهن، کربن و سیلیسیم چدن را تشکیل می‌دهند. میزان کربن در چدن‌ها معمولا بین ۲ تا ۴ درصد و سیلیسیم بین ۰.۵ تا ۳ درصد است. به جز این عناصر، مقادیر کمی از منگنز (کمتر از ۱ درصد) و گوگرد (کمتر از ۰.۲ درصد) نیز در چدن وجود دارد. عنصر سیلیسیم نقش مهمی در خواص چدن ایفا می‌کند.

فولاد نیز آلیاژی از آهن است که بین ۰.۰۲ تا ۲.۱ درصد جرم آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است. استحکام فولاد با افزایش درصد کربن تا حدی افزایش می‌یابد و سپس با افزایش بیشتر کربن، به تدریج کاهش می‌یابد. علاوه بر استحکام، فولاد چقرمگی خوبی نیز دارد. به دلیل وجود آهن در فولاد، این آلیاژ قابلیت جوشکاری دارد.

تفاوت بین فولاد و چدن در چیست؟

در ادامه مهم‌ترین تفاوت چدن با فولاد را برای شما به طور مفصل توضیح داده‌ایم:

درصد کربن در فولاد و چدن

اصلی‌ترین فرق بین چدن و فولاد در میزان کربن موجود در آن‌ها است بین ۰.۰۲ تا ۲.۱ درصد جرم فولاد را کربن تشکیل می‌دهد. این مقدار کم کربن باعث می‌شود که فولاد ساختار بلوری منظمی داشته باشد و خواصی مانند استحکام، چقرمگی و شکل‌پذیری را به دست آورد. اما بین ۲ تا ۴ درصد جرم چدن را کربن تشکیل می‌دهد. این مقدار زیاد کربن باعث می‌شود که چدن ساختار بلوری نامنظم‌تری داشته باشد و شکننده‌تر و تردتر از فولاد باشد.

تفاوت ساختار فولاد و چدن

اصلی‌ترین تفاوت ساختاری بین فولاد و چدن، میزان کربن موجود در آنها است. در ساختار فولاد، کربن به صورت کاربید آهن (Fe3C) در بین دانه‌های فریت (Fe) رسوب می‌کند. درحالی‌که در چدن، به دلیل وجود کربن بیشتر، رسوبات کاربید آهن به صورت درشت‌تر و در فواصل کمتری بین دانه‌های فریت قرار می‌گیرند.

تفاوت قابلیت ریختگی فولاد و چدن (سیالیت)

چدن به دلیل سیالیت بالایی که دارد، به‌راحتی در قالب‌های پیچیده ریخته می‌شود. این امر به دلیل وجود مقادیر بیشتر کربن و سیلیسیم در چدن است. کربن به صورت گرافیت در چدن رسوب می‌کند و سیلیسیم نیز باعث کاهش ویسکوزیته مذاب می‌شود.
در مقابل، فولاد سیالیت پایین‌تری دارد. این امر به دلیل وجود کربن کمتر و عدم وجود گرافیت در فولاد است. کربن در فولاد به صورت کاربید آهن (سمنتیت) رسوب می‌کند و سمنتیت باعث افزایش ویسکوزیته مذاب می‌شود. به همین دلیل، قطعات فولادی به‌طورکلی با دقت و ظرافت کمتری نسبت به قطعات چدنی ریخته می‌شوند.

تفاوت شکل پذیری فولاد و چدن

شکل‌پذیری یکی از پارامترهای مهم در انتخاب آلیاژ مناسب برای کاربردهای مختلف است. در مقایسه بین فولاد و چدن، فولاد به طور قابل‌توجهی شکل‌پذیرتر از چدن است. ساختار بلوری منظم فولاد، به آن اجازه می‌دهد تا به‌راحتی تحت کشش، فشرده شدن یا خم شدن بدون شکستن تغییر شکل دهد. این خاصیت فولاد را برای کاربردهایی مانند ساخت ورق، لوله، میلگرد و… مناسب می‌کند.
به دلیل وجود مقادیر بالای کربن و سیلیسیم در ساختار چدن، ساختار بلوری آن نامنظم‌تر و شکننده‌تر است. چدن به‌راحتی خم یا کشیده نمی‌شود و در برابر ضربه و تنش‌های ناگهانی مستعد شکستن است.

تفاوت استحکام فولاد و چدن

استحکام یکی از مهم‌ترین خواص مکانیکی آلیاژها است که به مقاومت آن‌ها در برابر تنش و تغییر شکل اشاره دارد. فولاد و چدن دو نوع آلیاژ آهنی هستند که از نظر میزان کربن و ساختار با یکدیگر تفاوت دارند و این تفاوت‌ها بر استحکام آن‌ها نیز تاثیر می‌گذارد.
فولاد به‌طورکلی از چدن استحکام بیشتری دارد، به‌خصوص در مورد استحکام کششی. دلیل این امر آن است که فولاد دارای ساختار بلوری ریزتر و میزان کربن کمتری نسبت به چدن است. چدن در عوض، به دلیل ساختار بلوری درشت‌تر و میزان کربن بیشتر، استحکام فشاری مشابه فولاد کربنی کم و متوسط دارد. این نوع چدن در برابر فشار مقاوم است، اما در برابر کشش ضعیف‌تر است.

تفاوت خوردگی فولاد و چدن

مقاومت به خوردگی فولاد و چدن به عوامل مختلفی از جمله نوع آلیاژ، محیط و شرایط محیطی بستگی دارد. به‌طورکلی، فولاد در برابر خوردگی مقاوم‌تر از چدن است. دلیل این امر این است که فولاد به طور طبیعی یک لایه نازک اکسید روی سطح خود تشکیل می‌دهد که از آن در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند. بااین‌حال، نوع آلیاژ فولاد نیز بر مقاومت به خوردگی آن تأثیر می‌گذارد. به‌عنوان مثال، فولاد ضد زنگ به دلیل وجود کروم در ترکیب آن، مقاومت به خوردگی بسیار بالایی دارد.

چدن به دلیل ساختار متخلخل و وجود گرافیت در برخی از انواع آن، بیشتر در معرض خوردگی است. گرافیت می‌تواند مسیرهایی را برای نفوذ عوامل خورنده به داخل فلز ایجاد کند. علاوه بر این، چدن به دلیل عدم وجود لایه اکسیدی محافظ مانند فولاد، در برابر خوردگی آسیب‌پذیرتر است. البته می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی مانند پوشش‌های محافظ، گالوانیزه کردن یا آند کردن، مقاومت به خوردگی چدن را افزایش داد.

در مواردی که مقاومت به خوردگی از اهمیت بالایی برخوردار باشد، فولاد گزینه مناسب‌تری است. اما در مواردی که قیمت پایین و سهولت در ریخته‌گری مهم باشد، چدن می‌تواند گزینه قابل قبولی باشد، به شرطی که با استفاده از روش‌های مناسب، مقاومت به خوردگی آن افزایش یابد.

تفاوت نقطه ذوب فولاد و چدن

تفاوت اصلی بین نقطه ذوب فولاد و چدن در میزان کربن موجود در آنها است. به‌طورکلی، هرچه میزان کربن در یک آلیاژ بیشتر باشد، نقطه ذوب آن پایین‌تر خواهد بود. بنابراین، چدن که کربن بیشتری نسبت به فولاد دارد، نقطه ذوب پایین‌تری نیز دارد.
برای مثال، نقطه ذوب فولاد بین ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که نقطه ذوب چدن بین ۱۱۵۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد است. علاوه بر میزان کربن، عناصر آلیاژی دیگر نیز می‌توانند بر نقطه ذوب فولاد و چدن تاثیر بگذارند. با این حال، میزان کربن مهم‌ترین عامل تعیین کننده نقطه ذوب این دو آلیاژ است.

ریخته گری استیل نسوز

ریخته گری لوله استیل نسوز

ریخته گری گریز از مرکز

ریخته گری استیل ca6nm

ریخته گری استیل ۳۰۴