چدن‌ها خانواده ای از آلیاژهای آهنی هستند که از آهن، کربن (از ۲٫۱۱٪ تا تقریباً ۴٫۵٪) و سیلیسیم (تا ۳٫۵٪) تشکیل می‌شوند. چدن‌ها معمولاً حاوی ۲٫۰ تا ۴٫۰٪ کربن، ۰٫۵ تا ۳٫۰٪ سیلیسیم، کمتر از ۱٫۰٪ منگنز و کمتر از ۰٫۲٪ گوگرد هستند. عنصر سیلیسیم باعث ایجاد چندین اثر متالورژی در این آلیاژ می‌شود.
چدن سفید
چدن سفید نوعی چدن با سطح مقطع شکست به رنگ سفید یا نقره‌ای است که نشان از عدم وجود گرافیت در آن دارد. این سطح مقطع سفید به دلیل وجود فاز سمنتیت یا Fe3C است که استحکام، سختی و تردی بالا را برای چدن به ارمغان می‌آورد. ساختار چدن سفید متشکل از سمنتیت و آستنیت است و سختی آن به 400 تا 600 ویکرز می‌رسد. چدن سفید عمدتاً به دلیل ویژگی مقاوم در برابر سایش در محفظه‌های پمپ، آسترها و میله‌های آسیاب، سنگ‌شکن‌ها و کفشک‌های ترمز استفاده می‌شود.
چدن خاکستری
این نوع چدن به دلیل برخورداری از سطح مقطع شکست به رنگ خاکستری، به این نام معروف است. رنگ خاکستری ناشی از وجود گرافیت‌های تیغه‌ای (flake) در ساختار این چدن است. هنگامی‌که چدن خاکستری شکسته می‌شود، در امتداد ورقه‌های گرافیتی شکسته می‌شود و ظاهری خاکستری در محل شکستگی دارد. سختی چدن خاکستری حدود 130 تا 300 ویکرز و استحکام کششی آن نیز در محدوده 155 تا 400 مگاپاسکال است.
چدن خاکستری مانند چدن‌های دیگر انعطاف‌پذیر نیست، بااین‌حال دارای رسانایی حرارتی عالی و بهترین قابلیت جذب لرزش در بین تمام چدن‌ها است که آن را برای بلوک‌های موتور، چرخهای پرواز، منیفولدها و وسایل آشپزی ایدئال می‌کند.
چدن مالیبل یا چکش خوار
چدن مالیبل از طریق عملیات حرارتی چدن سفید به دست می‌آید. با انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید، کاربیدهای آهن (سمنتیت) شکسته شده و به گرافیت‌های آزاد تبدیل می‌شوند. این گرافیت‌ها به‌صورت برفکی هستند. چدن مالیبل دارای خاصیت چکش‌خواری و انعطاف‌پذیری است و چقرمگی شکست خوبی هم در دماهای پایین دارد. چدن چکش‌خوار در اتصالات الکتریکی، تجهیزات معدن و قطعات ماشین‌آلات استفاده می‌شود.
چدن داکتیل
با افزودن منیزیم در حدود 0.2 درصد یا سریم به چدن خاکستری و تبدیل گرافیت‌های تیغه‌ای به گرافیت‌های کروی، چدن داکتیل به دست می‌آید. به این نوع چدن، چدن چشم گاوی نیز می‌گویند. چدن داکتیل عمدتاً به دلیل خاصیت شکل‌پذیری نسبی آن استفاده می‌شود و به‌طور گسترده در زیرساخت‌های آب و فاضلاب یافت می‌شود. مقاومت چرخهای حرارتی همچنین آن را به یک انتخاب محبوب برای میل‌لنگ، دنده، سیستم تعلیق سنگین و ترمز تبدیل می‌کند. این نوع چدن دارای سختی 150 تا 300 ویکرز و استحکام کششی حدود 380 مگاپاسکال است.
مزایای چدن چیست؟
مزایای چدن‌ها به‌صورت کلی عبارت‌اند از:
- قابلیت ریخته‌گری بسیارخوب و آسان
- مقاومت بسیار خوب در برابر سایش
- قابلیت ماشین‌کاری خوب(چدن سفید غیرقابل ماشین‌کاری است)
- هزینه تولید کم و در دسترس
- ماندگاری خوب
- مقاوم در برابر تغییر شکل
- برخورداری از مقاومت فشاری سه تا پنج برابر بیشتر از فولاد
- دارای خواص ضد لرزش عالی
معایب چدن چیست؟
از معایب چدن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مستعد زنگ‌زدگی
- استحکام کششی ضعیف
- نسبت وزن به استحکام بالا
- شکنندگی بالا
- مقاومت در برابر ضربه ضعیف
- ماشین‌کاری ضعیف در مقایسه با فولاد
- قابلیت جوشکاری ضعیف
