آهن و فلزات آهنی ، اساس مقاطع فولادی ،آهن ، چدن وفولاد هستند سنگ آهن، مبنای ساخت و تولید آهن و فولاد می باشد. با گداختن سنگ آهن که سنگ آهن را برای تولید آهن، فولاد و چدن ، در کوره های گداز حرارت داده و محصول خام را می سازند. در کوره های آهن گدازی ، آهن خام تولید می گردد و با آهن خام نیز آهن معمولی ، چدن و فولاد را می سازند ، در واقع چدن و فولاد آلیاژهایی از آهن هستند . پرکاربردترین این محصولات ، فلزات آهنی هستند و 95 درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهند. آهن فلزی سنگین ، درخشان و خاکستری رنگ است که از سنگ معدن آهن استخراج می گردد  چدن و فولاد نیز از آهن خام یا همان سنگ آهن تولید می گردد و با توجه به قیمت پایین و مقاومت بالای ترکیبات آهن، استفاده از آنها در صنایع مختلف اعم از ساختمانها ، اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ مقرون به صرفه بوده و توجیه اقتصادی دارد. آهن در صنعت ساختمان به صورت مقاطع فولادی دیگر مانند میلگرد ،تیرآهن، ورق سیاه گالوانیزه رنگی روغنی ، نبشی ، ناودانی ، میخ ، پیچ و مهره و … به کار می رود ..

جهت آشنایی با تفاوت آهن، فولاد و چدن نیاز است ابتدا آشنایی اجمالی با هریک از این فلزات و ساختار تولید شده آنها داشته باشیم.

سنگ آهن

سنگ آهن مخلوطی از اکسیدهای این عنصر، نمک های معدنی ، سنگ آهک ، سیلیس ، آلومین و … می باشد.سنگ آهن را پس از استخراج از معدن در سنگ شکن خرد کرده و با انجام عملیاتی خاص آن را برای ورود به کوره آماده می کنند سنگ آهن را برای تولید آهن، فولاد و چدن ، در کوره های گداز حرارت داده و محصول خام را می سازند .چهار نوع سنگ می توان در کوره آهن گدازی استفاده نمود هیدروکسید ها ،اکسید ها ،کربنات ها و سولفوها. به طور مثال ، از سنگ آهن مغناطیسی با مگنتیت که ۶۸ درصد وزنش آهن دارد و سنگ آهن سرخ یا هماتیت که ۶۰ درصد وزنش این عنصر را دارد، در دسته هیدروکسیدها قرار می گیرند و در تولید فلزات مورد استفاده قرار می گیرند.سنگ آهنی لیمویی تا قهوه ای که 50 درصد وزنش این عنصر را دارد و در دسته اکسیدها قرار میگیرند.

آهن

 آهن از فولاد کم کربن تولید می شود. کیفیت این نوع آلیاژ توسط درصد کربن و منگنز پایین مشخص می گردد. (کربن کمتر از 0.08 درصد و منگنز کمتر از 0.06 درصد می باشد .
چدن
چدن، از آهن خام خاکستری تولید می شود که با مقداری قراضه آهن در کوره های مخصوص، ذوب می گردند تا مقداری از کربن آن بسوزد و ناخالصی هایی نظیر گوگرد و فسفر که خصوصیات آن را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می دهند ، به صورت سرباره خارج گردد ، حال فلز مذاب باقی مانده که حاوی مقداری منگنز نیز می باشد ، چدن نام دارد .

فولاد

فولاد یکی از معروف ترین آلیاژهای موجود است که بین 1.5-0.2 درصد کربن دارد. آهن خام سفید را با مقدار قراضه آهن ذوب می کنند تا کربن خود را از دست بدهد و برخی از ناخالصی های آن نیز به صورت سرباره خارج شود و فولاد را تولید می نمایند. در حال حاضر تقریبا 50 درصد تولید کنونی فولاد در دنیا از آهن قراضه است. فولاد از پرمصرف ترین فلزات آهنی است. عناصر موجود در فولاد، کربن ، سیلیسیم ، کرم ، گوگرد و فسفر می باشد.

 

تفاوت آهن ، فولاد و چدن

در تمامی کارهای صنعتی همانند جوشکاری، ماشین کاری، مهندسی مواد و …. توانایی شناختن چدن از آهن از موضوعات پر اهمیت در صنعت ساخت و تولید می باشد.

•  نقطه ی ذوب چدن پایین تر از نقطه ذوب آهن است.
• چدن نسبت به آهن در مقابل خوردگی آسیب پذیر تر می باشد.
• چدن بسیار خشک تر و خمش ناپذیرتر از فولاد و آهن می باشد.

در اینجا چند نکته ساده برای فهمیدن تفاوت بین چدن و آهن قابل ذکر است:

1– نگاه کردن به سطح دو فلز

  سطح فلز آهن به رنگ خاکستری تیره و براق می باشد. فلز چدن ( چه چدن سفید چه چدن خاکستری) سطحی مات و کدر و رنگی خاکستری دارد.

2– تست جرقه (Spark Test)  

 در صورت وجود دستگاه سنگ رو میزی تست جرقه (Spark Test) را انجام می دهیم. با قرار دادن لبه ای از دو فلز زیر سنگ رومیزی و نگاه کردن به جرقه آن می توان تا حدی به ماهیت آن دو فلز پی برد.
– اگر طول جرقه ها کم ، رنگ آن قرمز ، و نوک جرقه ها برفکی شکل باشد فلز چدن است.
– اگر طول جرقه ها زیاد، رنگ آن سفید، و نوک جرقه ها چنگالی و سوزنی شکل باشد فلز آهن (فولاد کم کربن) است.

3– تست براده

 چدن فلزی ترد است. پس براده ی آن نیز ترد و شکننده است. در صورت وجود دستگاه تراش یا فرز می توانیم قسمتی از یک نمونه فلز را ماشینکاری کنیم. اگر براده ناپیوسته باشد فلز چدن و اگر براده پیوسته باشد فلز آهن است. برای انجام این تست حتما نیازی به دستگاه تراش یا فرز نیست. با یک قلم تیز نیز می توان این آزمایش را انجام داد. به طوری که سعی کنیم یک لایه ی نازک از روی فلز برداریم. اگر لایه مانند نوار برداشته شد فلز آهن و اگر براده ها بسیار ریز برداشته شدند. فلز چدن است.

4– رنگ فلز ذوب شده آنها

 نمونه را زیر مشعل قرار داده و تا رسیدن به نقطه ذوب صبر می کنیم. در لحظه ذوب شدن رنگ فلز می تواند در تشخیص نوع آن به ما کمک کند.
– اگر رنگ فلز گداخته شده قرمز باشد، فلز چدن است.
– اگر رنگ فلز گداخته شده سفید باشد، فلز آهن است.