با تفاوت فلز آهن، فولاد و چدن آشنا شوید!

آهن فلزی سنگین و درخشان است و رنگ خاکستری دارد. این فلز که از سنگ معدن آهن استخراج می‌گردد. سنگ آهن اساس و مبنای ساخت و تولید آهن و فولاد است. برای تولید آهن خام، سنگ آهن در کوره‌های آهن گدازی گداخته می‌شود. آهن، چدن و فولاد را نیز با آهن خام می سازند. چدن و فولاد در واقع آلیاژهایی از آهن هستند. پرکاربردترین محصولات تولید شده از سنگ آهن فلزات آهنی هستند. این فلزات آهنی حدود 95 درصد از تولید فلزات در سراسر جهان را به خود اختصاص می‌دهند. ترکیبات آهن به دلیل داشتن قیمت پایین و مقاومت بالا در صنایع مختلفی مثل از ساختمان‌سازی، خودروسازی، کشتی‌‌سازی کاربرد دارند.

آهن در صنعت ساختمان‌سازی به صورت مقاطع فولادی مختلف مثل میلگرد، تیرآهن، ورق سیاه، ورق گالوانیزه رنگی روغنی، نبشی، ناودانی ، میخ، پیچ و مهره و … استفاده می‌شود. در ادامه فلز آهن، فولاد و چدن و ساختار تولید شده آن‌ها را به طور کامل معرفی می‌کنیم تفاوت این فلزات را نیز بررسی می‌کنیم. شرکت بازرگانی پولاد انواع فلزات را در طول و عرض دلخواه و مورد نیاز شما عرضه می‌کند. برای اطلاع از قیمت انواع فلزات و دریافت مشاوره رایگان، می‌توانید با شماره‌های درج شده در سایت تماس بگیرید.

سنگ آهن چیست؟

سنگ آهن بعد از استخراج از معدن در سنگ شکن خرد شده و پس از آن با انجام عملیاتی خاص برای قرارگیری در به کوره آماده می‌شود. در نهایت  سنگ آهن در کوره های گداز حرارت داده می‌شود تا آهن خام تولید شود. آهن خام برای ساخت آهن، فولاد، چدن و محصولات دیگر استفاده می‌شود. سنگ آهن ترکیبی از اکسیدهای آهن، نمک‌های معدنی، سنگ آهک، سیلیس، آلومین و … است.

68 درصد وزن سنگ آهن مغناطیسی یا مگنتیت آهن است و 60 درصد وزن سنگ آهن سرخ یا هماتیت را نیز آهن تشکیل داده‌است. مگنتیت و هماتیت در دسته هیدروکسیدها قرار دارند و در تولید فلزات بکار می‌روند. عنصر آهن، 50 درصد وزن سنگ آهنی لیمویی یا قهوه‌ای را تشکیل می‌دهد و ای درن سنگ آهن دسته اکسیدها قرار دارد. چهار نوع سنگ آهن را می توان در کوره آهن گدازی قرار داد که عبارتند از:

• هیدروکسیدها
• اکسیدها
• کربنات
• سولفور

انواع آهن خام بر اساس درصد کربن

عامل تفاوت میان آهن و فلزات آهنی عنصر کربن است. میزان کربن موجود در آهن، خواص و ویژگی‌های آهن، فولاد و چدن را مشخص می‌کند. به علت میزان بالای کربن در آهن خام، قابلیت چکش خواری و نورد شدن در آن نخواهد داشت چون ترد است و در اثر ضربه خرد می‌شود. عنصر کربن دمای ذوب فلزات را نیز کم می‌کند. میزان کربن آهن خالص و آهن معمولی از آهن خام کمتر است. انواع آهن خام بر اساس درصد کربن عبارتند از:

آهن معمولی :

آهن حاوی حدود 2 درصد کربن است و درمای ذوب پایینی در حدود 1130 درجه سانتی‌گراد دارد. فلز آهن در هوای مرطوب اکسید می‌شود و به پوشش‌های محافظ نیاز دارد. این فلز در صنایع مختلف مثل ساخت ماشین آلات صنعتی و ساختمان سازی استفاده می‌شود.

آهن خالص، آهن نرم یا آهن ورزیده:

این آهن حاوی 0.02 درصد کربن است و دمای ذوب آن تقریبا بالا و در حدود 1540 درجه سانتی‌گراد است. جوشکاری با آهن خالص امکان‌پذیر نیست، این فلز انعطاف پذیر بوده و از مقاومت کششی بالایی برخوردار است. مقاومت این آهن در برابر خوردگی بالا بوده و برای ساخت چدن و فولاد کاربرد دارد.

انواع آهن خام بر اساس ساختارهای کریستالی

آهن خام بر اساس ساختارهای کریستالی خود، به دسته‌های زیر تقسیم می‌شود:

• آهن خام سفید
• آهن خام خاکستری
• آهن خام نیمه خاکستری

چدن چیست ؟

چدن، از آهن خام خاکستری ساخته می‌شود. آهن خام خاکستری با مقداری قراضه آهن در کوره‌های مخصوص، ذوب می‌شوند و در طی این فرآیند مقداری از کربن آن می‌سوزد و ناخالصی‌هایی مانند گوگرد و فسفر به صورت سرباره خارج می‌شود. در نهایت فلز مذاب باقی مانده که مقداری منگنز در ترکیبات خود دارد، چدن خواهد بود .آلیاژهای چدن، آهن، کربن، منگنز و سیلیسیم هستند. منگنز باعث سختتی چدن می‌شود و سیلیسیم هم باعث می‌شود که کربن چدن به شکل گرافیت درآید. حدود 2 تا 3.5 درصد وزن چدن را کربن تشکیل می‌دهد.

و جنس چدن به سرعت سرد شدن و نیز جنس آهن خامی که در ساخت آن مصرف شده‌است، بستگی دارد. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420  است. چدن اولین محصول ذوب شده پعد از گرم شدن همزمان کربن و آهن است. فلز چدن بسیار محکم، سخت و شکننده است و در صنایع مختلف مثل صنعت ساختمان‌سازی برای ساخت لوله‌های آب و فاضلاب، نرده، کف پوش، یراق آلات و … کاربرد دارد.

خواص چدن

چدن مثل آهن خام، بدون حالت خمیری از جامد به مایع تبدیل می‌شود، به همین دلیل از قابلیت چکش‌خواری خوبی برخوردار نیست. چدن سخت و شکننده بوده، مقاومت آن در مقابل آتش از فولاد بیشتر است و زود دچار زنگ‌زدگی نمی‌شود. هریک متر چدن به ازای هر یک درجه افزایش دما، 0.01 میلی‌متر افزایش طول پیدا خواهد کرد.

انواع چدن

چدن نیز مثل فلز آهن، انواع مختلفی دارد که همگی از مقاومت بالایی در برابر فشار برخوردارند. انواع جدن عبارتند از:

• چدن سفید
• چدن خاکستری
• چدن نیمه خاکستری
• چدن سخت
• چدن نرم

فولاد چیست؟

فولاد یکی از پرکاربردترین و معروف‌ترین آلیاژهای آهن است که بین 0.2 تا 1.5 درصد کربن را در ترکیبات خود دارد. برای تولید فولاد، آهن خام سفید را با مقداری قراضه آهن را در کوره ذوب می‌کنند تا کربن کاهش یابد و برخی از ناخالصی‌های آن نیز به صورت سرباره خارج شود. امروزه در حدود نیمی از فولاد دنیا از آهن قراضه تولید می‌شود. عناصر موجود در این فلز آهنی، کربن، سیلیسیم ، کرم ، گوگرد و فسفر است.

خواص فولاد

درصد کربن موجود در ترکیبات فولاد، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژی موجود در آن، خواص فولاد را شکل می‌دهند. فولاد به دلیل داشتن قابلیت شکل پذیری خوب و مقاومت بالای خود ، یکی از مهمترین مصالح در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌رود.خواص فولاد به شرح زیر است:

• انبساط حرارتی: با بالا رفتن درجه حرارت تا 100 درجه سانتی‌گراد، فولاد 2 درصد منبسط خواهد شد.
• قابلیت شکل پذیری: فولاد از قابلیت شکل‌پذیری خوبی برخوردار ایت و می‌توان آن را به شکل دلخواه در آورد.
• قابلیت اتصال: قطعات مختلف فولادی را می توان با کمک اتصال خشک، پیچ و مهره یا تا کردن، و اتصال تر، جوشکاری، به یکدیگر اتصال داد.
• اکسیداسیون: فولاد در مقابل رطوبت و نمک‌ها خیلی سریع اکسید شده و یا پوسیده می‌شود. با اضافه کردن عناصری مانند کروم، مس، وانادیم و نیکل به آلیاژ فولاد می‌توان از زنگ زدگی آن جلوگیری کرد. قلع اندود کردن (حلبی)، روی اندود کردن (آهن سفید) و یا با مواد آلی و پلاستیکی رنگ کردن، روش دیگر برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد است.
• مقاومت های مکانیکی: مقاومت کششی، مقاومت فشاری، برشی، خمشی، ضربه‌ای و سختی فولادهای مختلف با توجه به آلیاژ آن‌ها متفاوت است. خواص مکانیکی فولاد با عملیات گرمایی مختلف و سپس سرد کردن تحت شرایط مختلف، قابل تغییر داست. فولاد می‌تواند به سرعت در آب یا روغن و یا به آهستگی به کمک دستگاه خنک کننده یا در هوا. سرد شود، که تاثیر هریک متفاوت خواهد بود.

انواع فولاد

به طور کلی فولاد بر اساس میزان کربن موجود در ترکیبات آن، دسته بندی می‌شود. انواع فولاد عبارتند از:

• فولاد نرم : این فولاد دارای حدود 0.2 درصد کربن است.
• فولاد متوسط : این فولاد حاوی6-0.2 درصد کربن است.
• فولاد سخت : این فولاد بین 1.5-0.6 درصد کربن دارد.

تفاوت آهن ، فولاد و چدن

توانایی تشخیص چدن از آهن در صنعت ساخت و تولید اهمیت بسیاری دارد. این توانایی در همه‌ی فعالیت‌های صنعتی مانند جوشکاری، ماشین کاری، مهندسی مواد و …. بکار می‌آید.

آهن: آهن از فولاد کم کربن ساخته می‌شود.کربن این آلیاژ کمتر از 0.08 درصد و منگنز آن کمتر از 0.06 درصد است. . کیفیت این نوع آلیاژ با توجه به درصد کربن و منگنز پایین آن تعیین می‌شود.

فولاد : اگر مقدار مشخصی از کربن و فلزهای آلیاژدهنده مانند وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل را به آهن مذاب تصفیه شده اضافه کنیم، فولاد به دست می‌آید. بیشترین میزان کربن در فولاد، در حدود 2 درصد است.

چدن: چدن آلیاژی از آهن و کربن است که معمولا حاوی 3 تا 5 درصد کربن و 1 تا 3 درصد سیلیسیم است. میزان کربن در فولاد، از چدن کمتر است. چدن ها دسته‌ی مهمی از آلیاژهای ریخته گری هستند. نقطه ی ذوب چدن از نقطه ذوب فلز آهن پایین تر است و در مقابل خوردگی نیز مقاومت کمتری دارد. چدن نسبت به فولاد و آهن بسیار خشک تر و خمش ناپذیرتر است.

روش پیدا کردن تفاوت بین چدن و آهن

بررسی سطح فلزات: سطح فلز آهن رنگ خاکستری تیره دارد و براق است ولی سطح انواع مختلف فلز چدن مات، کدر و خاکستری رنگ است.

تست جرقه یاSpark Test : اگر دستگاه سنگ رومیزی در دسترس بود می‌توان تست جرقه را انجام داد. لبه‌ی فلز را زیر سنگ رومیزی قرار می‌دهیم و با نگاه کردن به جرقه، به ماهیت فلز پی می‌بریم:

• اگر جرقه‌ها قرمز رنگ باشند و طول آن‌ها کم باشد و نوک جرقه ها برفکی شکل باشد، فلز چدن است.
• اگر جرقه‌ها سفید رنگ و با طول زیاد باشند و نوک آن‌ها چنگالی و سوزنی شکل باشد، فلز آهن یا فولاد کم کربن است.

تست براده: اگر دستگاه تراش یا فرز داشته باشیم، می‌توانیم ماشینکاری قسمتی از یک نمونه فلز آن را شناسایی کنیم. براده ناپیوسته مربوط به فلز چدن و براده پیوسته برای فلز آهن است. با یک قلم تیز می توان یک لایه ی نازک از روی فلز برداشت و اگر لایه نواری شکل بود فلز آهن و اگر براده ها بسیار ریز بودند، فلز چدن است.

رنگ فلز ذوب شده: نمونه را زیر مشعل به نقطه ذوب می‌رسانیم. اگر رنگ فلز در حال ذوب قرمز باشد، فلز چدن است و اگر رنگ فلز گداخته سفید باشد، فلز آهن خواهد بود.

جمع بندی

در این‌جا با تعریف و انواع آهن، فولاد و چدن آشنا شدید. همانطور که گفتیم آهن ، فولاد و چدن در صنایع مختلف بسیار مهم و پرکاربرد هستند. برای خرید انواع آهن، فولاد و چدن و اطلاع از قیمت به روز آن‌ها می‌توانید با شماره‌های درج شده در سایت تماس بگیرید. کارشناسان شرکت بازرگانی پولاد می‌توانند به تمام سوالات شما در مورد این فلزات و کاربرد آن پاسخ دهند.