چدن اصطلاحی برای توصیف خانواده‌ای که از آلیاژهای فلزی استفاده است. به‌طورکلی آلیاژها به 2 دسته آلیاژ آهنی و آلیاژ غیرآهنی تقسیم می‌شوند. عنصر آلیاژی چدن، آهن است. در حقیقت، فولادهای کربنی مقادیر بیشتری از عنصر آهن نسبت به چدن‌ها درون خود دارند.
یک آلیاژ عمدتا آهن باید بیش از 2 درصد کربن داشته باشد تا آلیاژ چدن محسوب شود. چدن‌ها مقادیر کمتری از آلیاژهای دیگر را دارند؛ منگنز و سیلیکون دو مورد از محبوب‌ترین آن‌ها هستند. این عناصر، آلیاژی اضافی برای اصلاح بیشتر خواص چدن به‌شمار می‌روند. برای تولید انواع چدن عموما از شمش آهن خام خاکستری استفاده می‌شود؛ فرایند ذوب آهن خام از طریق کوره کوپل انجام می‌پذیرد. چدن از ترکیب سه عنصر اصلی آهن، سیلسیم و کربن ساخته شده است.
چدن‌ها انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
- چدن شکل پذیر: این محصول دارای گره‌های گرافیتی است که نسبت به سایر چدن‌ها شکل پذیرتر می‌شود؛ در حالی که دارای خواص استحکام عالی است.
- چدن خاکستری (Grey cast iron): دارای پوسته‌های گرافیتی است که قابلیت ماشین کاری آن را نسبت به سایر چدن‌ها بهبود می‌بخشد. شاید بتوان چدن خاکستری را پرکاربردترین نوع چدن در صنایع مختلف دانست. چدن خاکستری دو آلیاژ معروف به نام‌های GG-20 و GG-25 دارد که در صنایع مختلفی همچون خودروسازی، ساخت لوله، شیر و اتصالات، پمپ‌سازی، ساخت بدنه موتورهای الکتریکی و ساخت قطعات، تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند. کوپلینگ ها و پولی ها از این نوع آلیاژ چدن تولید می شوند.
- چدن سفید (White cast iron): در سطح مقطع شکستگی‌های ایجاد شده در چدن سفید می‌توان رنگ سفید یا نقره‌ای را مشاهده کرد. علت آن این است که درصد کربن به‌کار‌رفته در ترکیب شیمیایی چدن سفید کمتر است که بخش عمده‌ای از آن به‌صورت سمنتیت یا Fe3C رسوب میکند. این آلیاژ آهنی استحکام و سختی بالایی دارد؛ در مقابل، به علت تردی بسیار زیاد، کاربرد آن در صنایع مختلف کاهش چشمگیری داشته است. از چدن سفید به علت مقاومت بالا در برابر سایش در محفظه‌های پمپ استفاده می‌شود.
- چدن چکش‌خوار یا مالیبل (Malleable cast iron): این نوع چدن سخت و شکننده است اما قابلیت تراش ندارد. به‌همین‌علت برخی به آن چدن سخت نیز می‌گویند. پایه و اساس چدن مالیبل از چدن سفید است که طی فرایندی، خواص مکانیکی آن تغییر یافته و به حالت چکش‌خوار در می‌آید. این فرایند، آنیله شدن نام دارد. در فرایند آنیله شدن، چدن سفید را تا دمای 900 درجه سانتی‌گراد حرارت داده تا کاربید آهن (سمنتیت) به آهن و کربن تجزیه شود. در این صورت است که ذرات گرافیت به شکل یک کره دور هم جمع می‌شوند و باعث ایجاد خاصیت چکش‌خواری در چدن می‌شوند. از چدن چکش‌خوار در صنایع محتلف و برای اتصال آب و گاز استفاده می‌شود؛ همچنین در قطعات اتومبیل، قطعات کشاورزی، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی هم کاربرد دارد.
- چدن داکتیل یا نشکن (Malleable cast iron): می‌توان چدن نشکن را نسخه بهینه‌شده چدن خاکستری دانست. گرافیت در چدن خاکستری به‌صورت تیغه‌ای قرار دارد اما در چدن نشکن، گرافیت‌ها در زمان انجماد به‌صورت کروی قرار می‌گیرند. تفاوت دیگر میان چدن خاکستری و داکتیل این است که در ترکیب شیمیایی چدن نشکن از منیزیم 0.2 درصد استفاده می‌شود. چدن داکتیل را با عناوینی همچون SG یا چدن چشم گاوی نیز می‌شناسند.
مهمترین ویژگی‌های چدن
- قابلیت چکش‌خواری
- زنگ‌زدگی دیرتر
- مقاومت در برابر حرارت
- دارای انواع گوناگون
- دارای قیمت مناسب
- وزن سنگین
