قبل از هر چیز بهتر است بدانید که اساس مقاطع فولادی، آهن ، فولاد و چدن، آهن و فلزات آهنی هستند. اما فرق بین آهن و فولاد و چدن چیست؟ شاید جالب باشد که بدانید مبنای ساخت چدن، فولاد و آهن سنگ آهن است. برای آشنایی بیشتر با فرق بین آهن و فولاد و چدن در ادامه با ما همراه باشید.
برای مطالعه مقاله «ورق سیاه چیست؟» کلیک کنید.
ساختار آهن و فولاد و چدن
همانطور که در ابتدای مقاله گفته شد آهن خام از گداختن سنگ آهن در کوره‌های آهن تولید می‌شود. از این آهن خام تولید شده، آهن معمولی، چدن و فولاد ساخته می‌شوند. بنابراین در بررسی فرق بین آهن و فولاد و چدن باید این موضوع را در نظر گرفت که چدن و فولاد آلیاژهایی از آهن محسوب می‌شوند. از هر سه این فلزات به دلایل مقرون‌به‌صرفه بودن و مقاومت بالا در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌ها، اتومبیل‌ها، بدنه کشتی‌ها، میلگرد، ورق گالوانیزه رنگی روغنی، نبشی، تیرآهن، ورق سیاه، میخ، پیچ و مهره و… کاربرد دارد.
تفاوت آهن و فولاد
برای بررسی دقیق‌تر فرق بین آهن و فولاد و چدن، ابتدا باید تفاوت آهن و فولاد را بررسی نماییم. برای بررسی تفاوت بین این دو فلز باید با هر یک به صورت جداگانه آشنایی کامل داشته باشید.
آهن چیست
فلزات آهنی 95 درصد فلزات جهان را تشکیل می‌دهند و پرکاربردترین فلزات هستند. آهن نوعی فلزی سنگین با ظاهر درخشان و خاکستری رنگ است که از سنگ آهن ساخته شده و کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد.
آهن (Fe) نام یک عنصر شیمیایی است که دارای عدد اتمی ۲۶ و چگالی ۷۸۷۴ کیلوگرم بر متر مکعب می‌باشد. از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازنده کره زمین آهن است و چهارمین عنصر متداول در پوسته زمین را به خود اختصاص داده است.
تولید آهن فلزی
الف) روش‌های آزمایشگاهی
در برخی از موارد که به آهن خالص نیاز داریم، می‌توان در مقادیر بسیار کم آن را در آزمایشگاه از طریق کاهش اکسید خالص یا هیدروکسید با هیدروژن تولید کرد. روش‌های دیگر آزمایشگاهی نیز برای تولید آهن وجود دارد.
ب) روش‌های صنعتی اصلی
مقادیر بالای آهن را می‌توان ازطریق سنگ آهن تولید کرد.
سنگ آهن
از سنگ آهن برای تولید آهن، فولاد و چدن استفاده می‌شود و آن را در کوره‌های گداز حرارت می‌دهند تا محصولی خام ساخته شود.
کاربرد آهن
از فلز آهن در مصارف صنعتی و ساختمانی استفاده می‌شود. امروزه کمتر پروژه‌های ساختمانی و صنعتی وجود دارد که در آن از محصولات آهنی استفاده نشود.
برای مطالعه مقاله «چدن نشکن یا داکتیل چیست؟معرفی کامل» کلیک کنید.
انواع آهن خام بر اساس درصد کربن
آهن خالص و آهن معمولی از انواع آهن خام محسوب می‌شوند که میزان کربن آنها از آهن خام کمتر است.
آهن معمولی
این آهن حدود 2 درصد کربن دارد و دمای ذوب آن پایین در حدود 1130 درجه سانتی‌گراد است. آهن معمولی خیلی زود در هوای نمناک زنگ می‌زند و در صنایعی مانند ساخت ماشین‌آلات صنعتی و نیز ساختمان‌سازی کاربرد دارد.
آهن خالص
این آهن فقط 0.02 درصد کربن دارد و دمای ذوب آن نسبتا بالا در حدود 1540 درجه سانتی‌گراد است. آهن خالص خاصیت انعطاف‌پذیری دارد و از مقاومت کششی و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار است. این فلز برای ساخت چدن و فولاد کاربرد دارد.
انواع آهن خام بر اساس ساختارهای کریستالی نیز به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- آهن خام سفید
- آهن خام خاکستری
- آهن خام نیمه خاکستری
فولاد
نام فولاد را بر روی آلیاژهای آهن که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد کربن دارند، گذاشته‌اند. فولاد در جهان امروزه در حدود 1300 میلیون تن در سال تولید می‌شود. خواص فولاد به سه مورد زیر بستگی دارد:
- درصد کربن موجود در آن
- عملیات حرارتی انجام شده
- فلزهای آلیاژی موجود در ترکیب آن
فولاد گسترده‌ترین آلیاژ صنعتی است که در انواع مختلف از آلیاژهای بسیار نرم تا ابزارهای بسیار سخت و الماسه‌ها در بازار موجود است. مهمترین و موثرترین عنصر آلیاژی در فولاد، کربن است و عناصر آلیاژی دیگری نظیر سیلیسیم ، منگنز، فسفر و گوگرد نیز آن وجود دارد. مهمترین عناصر آلیاژی دیگری که به فولاد اضافه می‌شود عبارتند از: نیکل، کبالت، مس، منیزیم، آلومینیوم، کلسیم، سدیم، کروم، مولیبدن، آرسنیک و… .
ویژگی‌های فولاد
- انعطاف پذیری در طراحی
- توانایی جوشخوری و خمیرآوری
- مقاومت
- قیمت و بصرفه بودن آن از لحاظ اقتصادی
- دامنه وزن بیشتر
- خواص مکانیکی
تفاوت‌های آهن و فولاد
تا این جای مقاله حتما تا حدودی فرق بین آهن و فولاد و چدن را فهمیده باشید. اصلی‌ترین فرق آهن و فولاد و چدن را می‌توان در درصد کربن فولاد و چدن و آهن دانست. تفاوت‌های آهن و فولاد نیز به شرح زیر است:
- میزان کربن در آهن خام بسیار کم است. فولاد میزان زیادی کربن نسبت به آهن دارد. فولاد از نظر میزان کربن و استحکام به سه گروه فولاد با کربن کم (استحکام کم)، فولاد با کربن متوسط (استحکام متوسط) و فولاد با کربن بالا (استحکام بالا) تقسیم می‌شود.
- فولاد خاصیت ضدخوردگی دارد، اما آهن در برابر اکسیژن و آب واکنش نشان می‌دهد و زنگ می‌زند.آهن دچار اکسید آهن می‌شود.
- استحکام فولاد نسبت به آهن بسیار بیشتر بوده و این استحکام به دلیل میزان کربن بیشتر آن و افزودن سایر عناصر مانند نیکل است.
- فولاد دارای سیلیسیم بوده که موجب مقاومت کششی آن می‌شود، اما آهن این قابلیت را به اندازه فولاد ندارد.
- فولاد قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارد، اما شکل‌پذیری آهن به اندازه فولاد نیست.
- فولاد به دلیل کربن بالا چکش پذیری کمتری نسبت به آهن دارد.
- دمای ذوب فولاد با افزایش کربن کاهش می‌یابد، اما آهن به دلیل نداشتن کربن بر دمای ذوب بالاتری دارد.
برای مطالعه مقاله «آچار داربست و انواع آن را بشناسید» کلیک کنید.
تفاوت چدن و آهن
برای اینکه فرق بین آهن و فولاد و چدن بهتر متوجه بشید باید به این سوال پاسخ دهید که تفاوت چدن و آهن چیست؟
برای در تفاوت چدن و آهن باید با فلز چدن نیز آشنا شوید.
چدن چیست ؟
آیا می‌دانید که چدن چیست؟ از آهن خام خاکستری، چدن ساخته می‌شود. آهن خام خاکستری را با مقداری قراضه آهن در کوره‌های مخصوص، ذوب می‌کنند؛ با این کار مقداری از کربن آهن خام سوخته و ناخالصیهایی مانند گوگرد و فسفر از آن خارج می‌شوند. فلز مذابی که در نهایت باقی مانده است را که حاوی منگنز می‌باشد، چدن می‌نامند.
چدن از آلیاژهای آهن، کربن، منگنز و سیلیسیم تشکیل شده است. منگنز موجود در چدن آن را سخت می‌کند و سیلیسیم آن هم، کربن چدن را به صورت گرافیت در می‌آورد.
میزان کربن موجود در چدن 3.5-2 درصد از وزن آن را تشکیل می‌دهد. جنس چدن به سرعت سرد شدن و نیز جنس آهن خامی مصرفی در ساخت آن بستگی دارد.
ویژگی‌های چدن
- نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420
- بسیار محکم، سخت و شکننده
- شکستن اجسام
- قیمت نسبتا پایین
- عدم داشتن قابلیت چکش‌خواری
- مقاومت بالا در بار آتش
- کاربرد در صنایع مختلف مانند صنعت ساختمان برای ساخت لولههای آب و فاضلاب، نرده، کف‌پوش ، یراق‌آلات و …
انواع فولاد و چدن
فولاد و چدن انواع مختلفی دارند که برای شناسایی فرق بین آهن و فولاد و چدن باید با انواع فولاد و چدن نیز آشنایی پیدا کنید.
انواع چدن
چدن انواع مختلفی دارد که عبارتند از:
- چدن سفید
- چدن خاکستری
- چدن نیمه خاکستری
- چدن سخت
- چدن نرم
انواع فولاد
کلی‌ترین دسته‌بندی برای فولاد بر حسب میزان کربن انجام می‌شود که عبارتند از:
- فولاد نرم
- فولاد متوسط
- فولاد سخت
تفاوت فولاد و چدن
تفاوت فولاد و چدن به شرح زیر است:
- مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی چدن بیشتر از فولاد است.
- تفاوت ریخته گری چدن و فولاد نیز یکی دیگر تفاوت‌های بین این دو فلز محسوب می‌شود. ریخته‌گری چدن نسبتاً آسانتر از فولاد است، زیرا به راحتی ریخته‌گری می‌شود و به اندازه فولاد کوچک نخواهد شد.
- فناوری تولید فولاد سخت، هزینه بردار و بسیار پیچیده است و هزینه تولید آن بیشتر از چدن است.
در ساختار چدن از کدام نافلز استفاده شده است
تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که در ساختار چدن از کدام نافلز استفاده شده است. عناصر اصلی تشکیل دهنده چدن یه شرح زیر هستند:
- کربن (بین 2 تا 4 درصد)
- آهن (در حدود 92 درصد)
- سیلیکون (بین 1 تا 3 درصد)
از جمله عناصر بالا، عناصر دیگری مانند موارد زیر نیز در چدن وجود دارند:
- منگنز
- فسفر
- گوگرد
برای اصلاح ساختار و تغییر خواص چدن، عناصر زیر نیز به چدن افزوده می‌شوند:
- آلومینیوم
- منیزیم
- مس
- سدیم
- کرم
- وانادیم
- و دیگر فلزات
برای مطالعه مقاله «اسپیس فریم چیست؟ راهنمای کامل» کلیک کنید.
تفاوت آهن، فولاد و چدن
برای فهمیدن فرق بین آهن و فولاد و چدن به نکات زیر دقت نمایید:
نگاه کردن به سطح دو فلز
سطح فلز آهن به رنگ خاکستری تیره و براق است، اما فلز چدن سطحی مات و کدر دارد.
تست جرقه (Spark Test)
اگر به دستگاه سنگ رو میزی دسترسی دارید تست جرقه (Spark Test) را انجام دهید. لبه‌ای از دو فلز را زیر سنگ رومیزی قرار دهید و با نگاه کردن به جرقه آن تا حدودی تفاوت فلزات را تشخیص دهید.
- اگر طول جرقه‌ها کم باشد و رنگ آن قرمز و نوک جرقه‌ها برفکی شکل شود؛ فلز چدن است.
- اگر طول جرقه‌ها زیاد باشد و رنگ آن سفید و نوک جرقه‌ها چنگالی و سوزنی شکل شود؛ فلز آهن (فولاد کم کربن) است.
تست براده
براده‌ی چدن نیز مانند فلز آن آن نیز ترد و شکننده است. بنابراین اگر براده ناپیوسته باشد فلز چدن و اگر براده پیوسته باشد فلز آهن خواهد بود.
رنگ فلز ذوب شده آنها
نمونه فلز مد نظر خود را زیر آتش بگیرید و تا رسیدن به نقطه ذوب صبر کنید.
- اگر رنگ فلز قرمز، فلز چدن است.
- اگر رنگ فلز سفید شد، فلز آهن است.
جمع‌بندی
ما در این مقاله شما را با فرق بین آهن و فولاد و چدن آشنا کردیم. از این که تا انتهای این مقاله از آریابست با ما بودید، سپاسگزاریم. آریا بست از معتبرترین فروشگاه‌های اینترنتی است که می‌توانید از طریق آن انواع ابزارها و تجهیزات موردنیاز برای بستن داربست را تهیه کنید.
