چدن

چدن، کربور آهن است که از آهن خام ساخته مي شود و خيلي کم از کوره آهنگدازي بيرون مي آيد. براي ساختن چدن، آهن خام را در کوره کوپل Kupol، يا کوره شعله اي، يا کوره برقي، از نو آب کرده، کربن، فسفر، منگنز، سيايسم و عنصرهاي ديگر را در آن اندازه مي کنند، کمي هم آهن قراضه به آن مي افزايند. در کوره، ناخالصي ها به شکل سرباره رو مي آيند. که آن را مي گيرند تا چدن خواسته شده به دست آيد.

۱-کوره کوپل kupol: همانند کوره آهنگدازي بلند کوچکتر است با بهره دهي ۴ تا ۹ تن در ساعت. اين کوره به شکل استوانه اي است که درون آن با آجر نسوز استر شده است. آهن خام و کک را لايه به لايه به کوره مي ريزند و اگر نياز باشد، گدازآور هم به آنها مي افزايند (با گدازآور آهنکي، سرباره را آبکي مي کنند) و گرماي کوره را بالا مي برند در اين کوره براي ساختن هر تن چدن، به ۱۰۰ تا ۱۵۰ کيلوگرم کک نياز است. از آهن خام در کوره کوپل با ۳ تا ۶% افت، چدن مي سازند. همچنين با از نو آب کردن آهن خام در کوره کوپل و ساختن چدن از آن، کربن، سيليسيم و گوگرد آن هم کاهش مي يابد.

۲-کوره شعله اي: تشت بزرگ سرپوشيده اي است که در آن آهن خام يم ريزند و رويش مي دهمند تا کربن زيادي آن بسوزد و چدن شود. مصرف سوخت در کوره شعله اي زياد است و نياز به گدازآور ندارد. در کوره شعله اي، با سوختن کربن و ديگر عناصر آهن خام، ۶ تا ۱۰% از وزن آن کم مي شود تا چدن خواسته شده ساخته شود.

۳-کوره برقي: در کوره چدنهاي ويژه و چدنهاي با تاب زياد ساخته مي شود. برتري کوره برقي به دو کوره ديگر آن است که، مي توان درجهو گرماي کوره را بالا برد و آن را ثابت نگاه داشت. در کوره برقي سرباره درست نمي شود.
چدني که از کوره بيرون مي آيد، جسم آبکي خاکستري رنگي است داراي:
۷/۲ تا ۶/۳% وزن چدن، کربن C
1/1 تا ۶/۲% وزن چدن، سيليسيم Si
45/0 تا ۹۵/۰% وزن چدن، منگنز Mn
16/0 تا ۴۲/۰% وزن چدن، فسفر P
07/0 تا ۱۴/۰% وزن چدن، گوگرد s

اگر سيلسيم در چدن زياد باشد، کربن آن به شکل برگ گرافيت جدا مي شود. فسفر، چدن را ترد و آبکي مي کند، مي توان با آن چيزهايي ظريف ريخت. گوگرد، چدن را کند روان مي کند. منگنز، چدن را سخت مي کند.
جنس چدن – چدن همانند آهن خام است در گرماي ۱۱۵۰ تا ۱۳۰۰ درجه مانند يخ آب مي شود، بي آنکه هنگام آب شدن خميري گردد. جنس چدن سخت و ترد است و اگر فسفر آن زياد باشد، شکننده هم مي شود. چکش خواري آن خوب نيست، دبر زنگ مي زند، در آتش پايدارتر از فولاد

است. تکه چدني را اگر زود سرد کنند مي ترکد. هر متر آن، با بالا رفتن هر يک درجه گرما، ۰۱/۰م م دراز مي شود. چدن بايد دست کم داراي ۲N/mm140 تاب کششي و ۲N/mm270 تاب خمشي باشد. تاب کششي لوله هاي چدني نبايد از ۲N/mm120 کمتر باشد.

جنس چدن، بستگي به جنس آهن خامي دارد که در ساختن آن مصرف شده، چگونگي سرد شدن و بستر چدن آبکي هم در جنس آن اثر دارد، اگر زود سرد شود، آن به شکل گرافيت درنمي آيد و رنگ چدن سفيد مي گردد. هرگاه کند سرد شود: کربن آن به شکل گرافيت درمي آيد و چدن خاکستري رنگ مي گردد.

چدن جوري چدن – چدن را به گونه هاي زير مي سازند.
چدن سفيد – سيليسم آن کم است و کمي از کربن چدن به شکل گرافيت جدا گشته، از اين رو رنگش روشن است. سطح شکسته آن ريزدانه و جنسش سخت مي باشد به اندازه اي که قلم و سوهان به آن کارگر نيستند. چدن سفيد هنگام بستن زياد جمع مي شود. در ساختن چيزهاي کوچک مصرف مي گردد که پس از ريختن، به آنها از نو گرما مي دهند تا عمل آيند.

چدن خاکستري – سيليسم آن زيادتر از چدن سفيد است و بيشتر کربن آن به شکل گرافيت جدا گشته است، از اين رو رنگش خاکستري مي باشد. سطح شکسته آن درشت دانه و جنس آن شکننده است. از چدن سفيد نرم تر مي باشد. قلم و چکش به آن کارگرند. هنگام بستن کم جمع مي شود. در ساختن درپوشهاي چدني براي کف خيابانها، لوله هاي چدني، پنجره و شبکه چدني، يراق چدني بخاري و مانند اينها مصرف مي شود.

چدن نيمه خاکستري – بخشي از کربن آن به شکل گرافيت جدا شده و رنگش تيره گشته است. جنس آن ميان چدن سفيد و چدن خاکستري مي باشد.
چدن سخت – داريا رويه روشن و مغز خاکستري است. از اين چدن، تکه هاي سخت چدني اي که دير ساييده شوند مانند متکاي فبزي پل، مي سازند. براي ساختن آن، چدن را مي ريزند و روي آن را زود سرد مي کنند، تا کربن پوسته روي آن به شکل گرافيت جدا نشود و مغز آن بکندي سرد گردد و کربنش به شکل گرافيت درايد، جوري که پوسته روي آن چدن سفيد و مغز آن چدن خاکستري شود. براي ساختن چدن سخت، بايد جنسي مصرف گردد که تاب کششي آن دست کم ۲N/mm140 باشد.

چدن نرم يا چدن دم بريده – براي اينکه بشود تاب ضربه اي چدن را بالا برد و آن را چکش کاير کرد که ضربه آن را نشکند، تکه هيا چدن سفيد و نيمه خاکستري را در گرد سنگ اکسيد آهن ۳O2Fe مي خوابانند و به اندازه اي به آن گرما مي دهند تا به رنگ سرخ آلبالويي درآيد. بخش ياز کربن چدن سرخ مي شود (با اکسيژن اکسيد آهن ترکيب مي شود). پس از آنکه چدن (دم ديد) و بخشي از کربن سوخت، از تردي آن کاسته شده نرم مي شود و مي توان آن را چکش کاري کرد. نرم کردن

چدن، نزديک به يک هفته به درازا مي کشد و از روز سوم يا چهارم، آن را سرخ مي کنند و ۲ تا ۳ روي آنرا سرخ نگاه مي دارند تا عمل آيد. تنها تکه هاي چدني نازک را مي شود نرم و چکش خور کرد. چدن نرم در ساختن چيزهاي کوچک مانند کليد، تکه هاي چدني قفل، يراق در و پنجره، شير آب، بويژه الگراف و جز اينها مصرف مي شود. پايه هاي چدني سيم تلگراف هند و اروپا که انگليسي ها آن را کشيدند. چدن نرم است.

چدن ريزي – براي شکل دادن به چدن، آن را مي ريزند. جسم هاي چدني اي را که شکلشان ساده باشد در قالب چدني و آنهايي را که شکل ساده ندارند. در بستر ماسه اي مي ريزند. به ماسه، کمي بانتونيت (گل سرشور) مي افزايند که چسبنده شود و کمي هم به آن گرد گرافيت يا چيزي ديگر مانند آن يم زنند. گرماي چدن آبکي، گرد گرافيت درون بستر ماسه يا خود را مي سوزانند و آن را پوک مي کند، تا گاري که پيدا مي شود از جاهاي خالي گرد گرافيت سوخته بيرون يم رود. براي ريختن تکه هاي چدني در بستر ماسه اي، نخست مدل آن را در بستر ماسه اي مي گذارند و قالب گيري مي کنند، سپس مدل را برمي دارند و قالب را به هم مي بندند و در جاي مدل، چدن آبکي مي ريزند. مدل ها را بيشتر را از چوب مي سازند، مدل آلومينيم و مدل گچي کمتر به کار مي رود.

جسم هاي با شکل ساده را در قالبهاي چدني مي ريزند. اين قالبها از چدن سخت ساخته شده اند. جاهايي از چدن ريخته شده که با قالب تماس دارد، زودتر سرد مي شوند، براي جلوگيري از زود سردشدن چدن ريخته شده، قالب چدني را پيش از چدن ريزي گرم مي کنند و اگر نياز باشد، به چدن کمي سيليسم مي افزايند تا به جداشدن کربن آن ياري دهد.
براي آنکه حباب و ناخالصي پوسته سرباره در تکه چدن نماند، در آن دنباله اي مي گذارند تا خالصي ها به آنجا بروند. پس از آنکه تکه چدني را از قالب بيرون آوردند. دنباله آن را مي شکنند. براي ريختن جسم هاي چدني توخالي، درون قالب آنها مغزي کار مي گذارند.

چدن را از پايين به بالا جوري مي ريزند که ديواره هاي ماسه اي درون قالب فرو نريزند. هنگامي که چدن ريخته شده آغاز به بستن کند، کمي وا مي دهد و ورم مي کند، سپس جمع مي شود. هرچه کربن زيادتر باشد، هنگام بستن کمتر جمع مي گردد. چدن آبکي پس از بستن ۵/۰ تا ۱% از حجمش کاسته يم شود. از اين رو مدل ها را در هر جهت ۵/۰ تا ۱% بزرگتر مي سازند تا تکه هاي چدني پس از سرد شدن و بستن چدن آبکي، به اندازه خواسته شده درآيند.
لوله هاي چدني – را در قالب ايستاده يا در قالب چرخنده اي که به تندي دور آسه افقي با شيب کم خود مي چرخد، مي ريزند. چدن آبکي با ناودان به درون قالب چرخنده ريخته مي شود، هنگام چرخيدن قالب، چدن آبکي به بدنه قالب پرت مي گردد و به آن مي چسبد و به شکل لوله درمي آيد. لوله هايي که به اين روش ساخته شوند جنسشان بهتر از لوله هاي چدني ريخته است.
هنگامک سرد شدن جسم چدن، جاهاي نازک آن زودتر از جاهاي کلفتش سرد مي شوند و مي بندند، از اين رو در چدن تنش پيدا مي گردد. در جاهاي نازک که زودتر مي بندد، تنش فشاري و در جاهاي کلفت که ديرتر مي بندد، تنش کششي پيدا يم شود. پس نبايد مقطع جسم هاي چدني، يکباره تغيير کند. براي از ميان بردن تنش هاي دروني در تکه هاي چدني، آنها را در گرماي ۸۰۰ درجه سرخ کرده بآهستگي سرد مي کنند تا تنش فشاري و کششي آنها از ميان برود.

جنس چدن هاي بازاري بستگي به جاي مصرف کردنشان دارد، که در زير نوشته شده است:
چدن ساختماني، براي ساختن پنجره، شبکه، اجاق، بخاري و مانند اينها.
چدن ظريف، براي ساختن چيزهاي ظريف مانند زنجيرهاي نازک.
چدن نسوز، براي پايداري در گرماي زياد.
چدن خاکستري ممتاز، براي ساختن تکه هاي چدني اي که تنش زياد به آنها مي رسد.