تفاوت استیل و چدن در یک نگاه

تفاوت استیل و چدن

استیل و چدن هر دو آلیاژهای پایه‌آهن‌اند؛ تفاوت اصلی‌شان در مقدار کربن و در عنصری است که مقاومت به خوردگی را تعیین می‌کند. چدن بیش از ۲٪ کربن و معمولاً ۱ تا ۳٪ سیلیسیم دارد و بخش بزرگی از کربنش به‌صورت گرافیت در ساختار می‌نشیند. استیل یا فولاد زنگ‌نزن کربن بسیار کمتری دارد و دست‌کم ۱۰٫۵٪ کروم دارد؛ همین کروم لایهٔ نازک و خودترمیم‌شونده‌ای روی سطح می‌سازد که جلوی زنگ‌زدن را می‌گیرد.

برای تصمیم‌گیری سریع، این پنج تفاوت را بدانید:

۱- ترکیب: چدن آلیاژ آهن، کربن (بیش از ۲٪) و سیلیسیم است؛ استنلس استیل آلیاژ آهن با دست‌کم ۱۰٫۵٪ کروم است و بسته به گروه، نیکل و مولیبدن هم دارد.

۲- رفتار مکانیکی: چدن خاکستری مقاومت کششی کم و ازدیاد طول ناچیز دارد و شکننده است؛ استیل آستنیتی چکش‌خوار است و پیش از شکست به‌شدت تغییر شکل می‌دهد. چدن داکتیل میان این دو قرار می‌گیرد.

۳- خوردگی: استیل به لطف لایهٔ محافظ در بسیاری از محیط‌ها زنگ نمی‌زند؛ چدن بدون پوشش در رطوبت زنگ می‌زند.

۴- ساخت: چدن به‌راحتی ریخته و ماشین‌کاری می‌شود، اما جوشکاری آن دشوار است؛ استیل را می‌توان به شکل ورق، لوله، میلگرد و مقاطع گوناگون تولید و جوش داد.

۵- هزینه: چدن خاکستری ارزان‌ترین نوع چدن است و چدن به‌طور کلی از استیل ارزان‌تر تمام می‌شود؛ استیل به‌خاطر عناصر آلیاژی گران‌تر است.

«استیل» دقیقاً یعنی چه؟

در گفت‌وگوی روزمره و بازار ایران، «استیل» خلاصه شده استنلس استیل یعنی فولاد زنگ‌نزن (Stainless Steel) است. از نظر فنی، فولاد خانوادهٔ بزرگ‌تری است که انواع مختلفی از فولاد کربنی و آلیاژی را هم دربر می‌گیرد؛ در این مقاله منظور از استیل همان فولاد زنگ‌نزن است. مرز فولاد و چدن هم حدود ۲٪ کربن است: در فولادها ۲.۱۴ درصد تقریباً بیشینهٔ کربنی است که آهن می‌تواند با آن به‌صورت یک آلیاژ تک‌فاز (کربن حل‌شده در آستنیت) منجمد شود؛ بالاتر از آن، کربن اضافه به‌صورت گرافیت یا کاربید آهن (سمنتیت) از زمینه جدا می‌شود.

یک نکتهٔ رایج که اشتباه گرفته می‌شود: «فولاد ریختگی» (Cast Steel) چدن نیست. فولاد ریختگی فولادی است که به روش ریخته‌گری شکل می‌گیرد و کربن آن کمتر از ۲٪ است.

ترکیب شیمیایی: کربن در چدن، کروم در استیل

چدن یک آلیاژ سه‌گانهٔ آهن، کربن و سیلیسیم است؛ عناصری مثل منگنز، گوگرد و فسفر هم روی رفتار آن اثر می‌گذارند. مقدار کربن در چدن خاکستری حدود ده برابر فولادهای معمولی است. سیلیسیم نقش گرافیت‌ساز دارد: سیلیسیم بیشتر و سردشدن کندتر، کربن را به‌شکل گرافیت می‌نشاند؛ سیلیسیم کم و سردشدن سریع، کربن را به‌شکل سمنتیت نگه می‌دارد و چدن سفید و بسیار سخت می‌دهد.

فولاد ضد زنگ را عنصر دیگری تعریف می‌کند: کروم. همهٔ فولادهای زنگ‌نزن عمدتاً آهن با کربن کم و دست‌کم ۱۰٫۵٪ کروم هستند. نیکل، مولیبدن و نیتروژن برای تنظیم ساختار، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی موضعی اضافه می‌شوند.

جدول ۱ — مقایسهٔ ترکیب چدن و استیل (در گریدهای رایج)

عاملچدناستیل ضد زنگ
عناصر اصلیآهن، کربن، سیلیسیمآهن، کروم و بسته به گروه، نیکل، مولیبدن، نیتروژن
کربنبیش از ۲٪؛ در چدن‌های رایج حدود ۲٫۵ تا ۴٪بسیار کم؛ فقط در گروه مارتنزیتی ۰٫۱۵ تا ۱٪
سیلیسیم۱ تا ۳٪؛ گرافیت‌ساز و کمک‌کنندهٔ ریخته‌گریعنصر فرعی؛ مقاومت در برابر اکسیداسیون را بهتر می‌کند
کرومعنصر اصلی نیست (به‌جز چدن‌های آلیاژی ویژه)دست‌کم ۱۰٫۵٪؛ بسته به گروه تا حدود ۲۶٪
نیکلمعمولاً نداردآستنیتی حدود ۶ تا ۲۲٪؛ داپلکس ۴ تا ۷٪
وضعیت کربنگرافیت (ورقه‌ای یا کروی) یا کاربید آهنبیشتر در زمینه حل است؛ کاربید کروم برای خوردگی زیان‌آور است
هدف آلیاژسازیقابلیت ریخته‌گری و کنترل شکل گرافیتمقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی هدفمند

 

ریزساختار و رفتار مکانیکی

رفتار مکانیکی این دو خانواده را ریزساختارشان تعیین می‌کند، نه فقط ترکیب شیمیایی.

چدن: شکل گرافیت همه‌چیز را عوض می‌کند

در چدن خاکستری گرافیت به‌شکل ورقه‌های به‌هم‌پیوسته منجمد می‌شود. این ورقه‌ها مثل ترک‌های ریز داخلی عمل می‌کنند و تنش را متمرکز می‌کنند؛ برای همین ترک در آن راحت پیش می‌رود و استحکام، ازدیاد طول و چقرمگی پایین می‌ماند. استحکام تسلیم و استحکام نهایی چدن خاکستری آن‌قدر نزدیک‌اند (ازدیاد طول در حد کمتر از ۱٪) که آن را «ماده‌ای شکننده» می‌دانند. چدن خاکستری را با شمارهٔ کلاس مشخص می‌کنند که تقریباً مقاومت کششی اسمی است؛ مثلاً کلاس ۳۰ که برای بلوک موتور رایج بوده، حدود ۲۰۷ مگاپاسکال (۳۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) است.

چدن داکتیل (نشکن یا گرافیت کروی) همان چدن است، با یک تفاوت: پیش از ریختن، مقدار کمی منیزیم (یا سریم) به مذاب اضافه می‌شود تا گرافیت به‌جای ورقه، به‌شکل کره منجمد شود. منیزیم باقی‌مانده در حدود ۰٫۰۳ تا ۰٫۰۶٪ است. کره‌ها ترک را کمتر هدایت می‌کنند و چدن داکتیل هم محکم‌تر و هم چقرمه‌تر از خاکستری می‌شود. درجه‌های استاندارد ASTM A536 با سه عدد نام‌گذاری می‌شوند: مقاومت کششی و تسلیم (هزار پوند بر اینچ مربع) و درصد ازدیاد طول. درجهٔ ⁦60-40-18⁩ دست‌کم ۴۱۴ مگاپاسکال مقاومت کششی و ۱۸٪ ازدیاد طول دارد و درجهٔ ⁦120-90-02⁩ به ۸۲۷ مگاپاسکال می‌رسد، اما ازدیاد طولش ۲٪ است. هرجا استحکام بالا می‌رود، ازدیاد طول پایین می‌آید.

فولاد ضد زنگ: چهار خانواده، چهار رفتار

فولاد ضد زنگ یک ریزساختار واحد نیست؛ بر اساس فازهای موجود در ساختارش به چند گروه تقسیم می‌شود و هر گروه رفتار خودش را دارد.

جدول ۲ — خانواده‌های استیل

گروهترکیب شاخصمغناطیسی؟ویژگی کلیدی
فریتیکروم حدود ۱۲٫۵ تا ۱۷٪، تقریباً بدون نیکلبلهمقاومت خوب در برابر اکسیداسیون؛ با عملیات حرارتی سخت نمی‌شود
مارتنزیتیکربن ۰٫۲ تا ۱٪، کروم ۱۰٫۵ تا ۱۸٪بلهبا عملیات حرارتی سخت می‌شود؛ مقاومت خوردگی متوسط و شکل‌پذیری ضعیف
آستنیتی (مثل ۳۰۴ و ۳۱۶)کروم ۱۶ تا ۲۶٪، نیکل ۶ تا ۱۲٪معمولاً خیر؛ بعد از کار سرد ممکن است کمی مغناطیسی شودشکل‌پذیری و چقرمگی عالی، مقاومت خوردگی بهتر از فریتی و مارتنزیتی؛ پرمصرف‌ترین گروه
داپلکسکروم ۱۸ تا ۲۶٪، نیکل ۴ تا ۷٪، مولیبدن تا ۴٪بلهساختار نیمه‌آستنیتی و نیمه‌فریتی؛ استحکام بیشتر از آستنیتی با مقاومت خوردگی خوب

 

در گروه آستنیتی، که معمولاً مقصود از «استیل ۳۰۴» و «استیل ۳۱۶» است، استحکام را کارسختی تأمین می‌کند نه عملیات حرارتی، و ساختار حتی در دماهای بسیار پایین هم چقرمه می‌ماند.

استحکام: عدد به‌تنهایی تفاوت را نشان نمی‌دهد

باور رایج می‌گوید «استیل از چدن محکم‌تر است»، اما جدول زیر نشان می‌دهد فقط دربارهٔ چدن خاکستری و درجه‌های پایین داکتیل این گزاره صحیح است. استیل ۳۰۴ مقاومت کششی حدود ۵۱۵ و استحکام تسلیم حدود ۲۱۵ مگاپاسکال دارد؛ تسلیم چدن داکتیل ⁦60-40-18⁩ دست‌کم ۲۷۶ مگاپاسکال است. تفاوت واقعی در جای دیگری است: ازدیاد طول و رفتار پیش از شکست. استیل آستنیتی پیش از پاره‌شدن به‌شدت کشیده می‌شود (در دادهٔ مرجع ۳۰۴ آنیل‌شده حداقل ۴۰٪)، در حالی که چدن داکتیل بین ۲ تا ۱۸٪ و چدن خاکستری کمتر از حدود ۱٪ ازدیاد طول دارد.

جدول ۳ — مقاومت کششی چدن‌ها در مقایسه با استیل ۳۰۴ (مگاپاسکال، از کم به زیاد)

مادهمقاومت کششی (MPa)
چدن خاکستری (کلاس ۳۰)۲۰۷
چدن داکتیل ⁦60-40-18⁩۴۱۴
استیل ۳۰۴ (آنیل‌شده)۵۱۵
چدن داکتیل ⁦80-55-06⁩۵۵۲
چدن داکتیل ⁦120-90-02⁩۸۲۷

 

منابع: Metal Casting Institute (چدن خاکستری، مقدار اسمی)؛ جدول درجه‌های ASTM A536 (چدن داکتیل، حداقل‌ها)؛ MatWeb (استیل ۳۰۴، مقدار نمونه‌ای). نتیجه: چدن داکتیل می‌تواند از استیل ۳۰۴ مقاومت کششی بیشتری داشته باشد؛ چدن خاکستری نه.

خوردگی: «زنگ‌نزن» یعنی چه و چدن چگونه خورده می‌شود؟

استیل با دست‌کم ۱۰٫۵٪ کروم، در تماس با اکسیژن و رطوبت لایهٔ اکسید کروم بسیار نازکی روی سطح می‌سازد؛ ضخامت این لایه در حد چند نانومتر است (مرجع ISSF عدد ۲ تا ۳ نانومتر را می‌دهد). لایه به سطح می‌چسبد، فلز زیرین را از محیط جدا می‌کند و اگر خراشیده یا ساییده شود، کروم موجود در فلز با اکسیژن واکنش می‌دهد و آن را دوباره می‌سازد. هرچه کروم بیشتر باشد، لایه پایدارتر است و مولیبدن و نیتروژن مقاومت در برابر خوردگی موضعی را بالاتر می‌برند. شرط کار این است که سطح به اکسیژن دسترسی داشته باشد و زیر رسوب و آلودگی نماند.

«زنگ‌نزن» یا «ضد زنگ» به معنای «هرگز خورده نمی‌شود» نیست. لایهٔ رویین می‌تواند در نقطه‌هایی بشکند و خوردگی حفره‌ای یا شکافی ایجاد شود، به‌ویژه در محیط‌های کلریدی؛ برای همین گریدهایی مثل ۳۱۶ مولیبدن دارند. جوشکاری گریدهای آستنیتی پرکربن هم می‌تواند کاربید کروم بسازد و اطراف مرز دانه‌ها را از کروم تهی کند؛ گریدهای کم‌کربن (L) برای همین مشکل طراحی شده‌اند.

چدن لایهٔ رویین ندارد و آهن بدون پوشش در رطوبت زنگ می‌زند. با این حال تصویر «چدن زود خراب می‌شود» هم دقیق نیست. در آزمون‌های قرارگیری در هوای آزاد، نرخ خوردگی چدن کروی پس از چهار سال کمتر از فولاد کربنی بوده است، چون لایهٔ زنگ آن محافظ‌تر است. شبکه‌های لولهٔ چدنی با پوشش قیری و آستر محافظ هم می‌توانند بیش از صد سال کار کنند، اما در بلندمدت به حفاظت نیاز دارند.

نقطهٔ ضعف ویژهٔ چدن خاکستری خوردگی گرافیتی است. در خاک مرطوب (به‌ویژه خاک سولفات‌دار) یا آب نرم، آهن به‌صورت انتخابی از چدن شسته می‌شود و شبکهٔ گرافیت باقی می‌ماند. ابعاد قطعه تغییر نمی‌کند، اما استحکام و خاصیت فلزی آن از بین می‌رود؛ در لوله‌های تحت فشار این یعنی خطر شکست بدون نشانهٔ ظاهری. چدن داکتیل کمتر به آن حساس است ولی ایمن نیست؛ چدن سفید و چدن‌های ویژه با کروم، نیکل و سیلیسیم در برابرش مقاوم‌اند. در یک آزمون خاک ماسه‌ای نیز نرخ خوردگی چدن خاکستری از چدن کروی و چدن چکش‌خوار بیشتر بود.

جمع‌بندی عملی: اگر قرار است قطعه در محیط مرطوب، کلریدی یا خورنده کار کند و پوشش‌دهی و بازرسی دورهٔ آن دشوار است، لوله استیل با گریدی متناسب با محیط (۳۰۴، ۳۱۶ یا داپلکس) انتخاب رایجی است. اگر قطعه سنگین، ریخته‌گری‌شده و در محیط کنترل‌شده یا دارای پوشش کار می‌کند، چدن همچنان گزینهٔ اقتصادی و کاملاً مناسبی است.

ساخت و فرآوری: ریخته‌گری، ماشین‌کاری و جوشکاری

ریخته‌گری. کربن و سیلیسیم بالا به چدن ریخته‌گری‌پذیری عالی می‌دهد. چدن خاکستری در حدود ۱۱۸۰ تا ۱۳۸۰ درجهٔ سانتی‌گراد ذوب می‌شود، در حالی که استیل ۳۰۴ حدود ۱۴۵۰ درجه نیاز دارد؛ مذاب چدن روان است و قطعات سنگین و پیچیده‌ای مثل بلوک موتور، بدنهٔ پمپ و شیر را خوب پر می‌کند. استیل هم ریخته می‌شود (مثلاً CF-3M معادل ریختگی ۳۱۶L)، اما بخش بزرگی از استیل به شکل ورق، لوله، میلگرد و مقاطع نوردی و کشیده عرضه می‌شود. چدن خاکستری شکل‌پذیری ندارد و عملاً فقط با ریخته‌گری شکل می‌گیرد؛ استیل آستنیتی در مقابل شکل‌پذیری عالی دارد.

ماشین‌کاری. چدن خاکستری ماشین‌کاری‌پذیری عالی دارد و گرافیت آن مانند یک روان‌کار طبیعی عمل می‌کند. استیل آستنیتی حین براده‌برداری کارسخت می‌شود و حساس‌تر است. گریدهای گوگردی استیل ماشین‌کاری را بهتر می‌کنند، اما مقاومت در برابر خوردگی را کم می‌کنند.

جوشکاری. کربن زیاد چدن را برای جوشکاری مشکل‌ساز می‌کند و جوشکاری آن همیشه محدود بوده است؛ پیش از هر کاری باید نوع چدن مشخص شود. گریدهای آستنیتی استیل معمولاً به‌راحتی جوش می‌خورند، هرچند در گریدهای پرآلیاژ انتخاب مواد مصرفی و روش اهمیت دارد. استیل فریتی در ضخامت‌های کم خوب جوش می‌خورد ولی در ضخامت زیاد دچار رشد دانه می‌شود، مارتنزیتی را باید با احتیاط جوش داد و در داپلکس باید تعادل فریت و آستنیت حفظ شود.

خواص حرارتی و فیزیکی: چدن گرما را بهتر از استیل ۳۰۴ هدایت می‌کند

ضریب هدایت حرارتی چدن خاکستری حدود سه برابر استیل ۳۰۴ است. استیل‌های آستنیتی در میان استیل‌ها و فولادهای معمولی هم انبساط حرارتی بیشتر و هدایت حرارتی کمتری دارند. این تفاوت در عمل مهم است: چدن خاکستری گرما را از دیسک ترمز و بلوک موتور بهتر دور می‌کند، و در لوله‌کشی یا قطعات گرمایش، انبساط بیشتر استیل ۳۰۴ (حدود یک‌ونیم برابر چدن خاکستری) باید در طراحی اتصال‌ها و انبساط‌گیرها دیده شود.

جدول ۴ — خواص فیزیکی نمونهٔ چدن خاکستری و استیل ۳۰۴ (مقادیر تقریبی و معمول؛ بسته به گرید و استاندارد متفاوت‌اند)

ویژگیچدن خاکستریاستیل ۳۰۴
چگالی (g/cm³)حدود ۷٫۱۵حدود ۸٫۰
ضریب هدایت حرارتی (W/m·K)حدود ۴۶حدود ۱۶٫۲
ضریب انبساط حرارتی (µm/m·K)حدود ۱۱حدود ۱۷
مدول الاستیسیته (GPa)حدود ۹۲حدود ۲۰۰
محدودهٔ ذوب (°C)حدود ۱۱۲۷ تا ۱۴۵۰۱۴۰۰ تا ۱۴۵۰

 

یک مزیت کمتر شناخته‌شدهٔ چدن خاکستری میرایی ارتعاش است. ورقه‌های گرافیت انرژی ارتعاش را جذب می‌کنند؛ به همین دلیل چدن خاکستری ماده‌ای مرجع برای بدنهٔ ماشین‌ابزار و شاسی دستگاه‌های دقیق است. استیل زنگ‌نزن در میرایی ارتعاش به پای چدن خاکستری نمی‌رسد؛ اگر ارتعاش دغدغهٔ اصلی طراحی است، چدن خاکستری انتخاب طبیعی‌تری است.

تفاوت استیل و چدن
مقایسه ریزساختار چدن داکتیل، چدن خاکستری، فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی

مغناطیس و روش‌های تشخیص چدن از استیل

آهن‌ربا ساده‌ترین آزمون است، اما تنها آزمون قابل اتکا نیست. چدن فرومغناطیس است و آهن‌ربا را جذب می‌کند؛ این باور رایج که «چدن مغناطیسی نیست» درست نیست. استیل‌های آستنیتی مثل ۳۰۴ و ۳۱۶ در حالت آنیل‌شده تقریباً غیرمغناطیسی‌اند، ولی کار سرد (خم‌کاری، کشش، نورد) می‌تواند آن‌ها را کمی مغناطیسی کند و جوش‌ها و ریختگی‌های آستنیتی هم به‌دلیل چند درصد فریت عمداً کمی آهن‌ربا را جذب می‌کنند. در مقابل، استیل‌های فریتی، مارتنزیتی و داپلکس مغناطیسی‌اند.

نتیجه برای تشخیص: اگر آهن‌ربا نچسبد، قطعه با احتمال زیاد آستنیتی است و نه چدن. اگر بچسبد، قطعه می‌تواند چدن، فولاد کربنی یا یک استیل فریتی، مارتنزیتی یا داپلکس باشد. برای تصمیم بهتر چند نشانهٔ دیگر را کنار هم بگذارید:

۱- سطح شکست: چدن خاکستری از رنگ خاکستری سطح شکستش نام گرفته و بدون تغییر شکل قابل‌توجه می‌شکند.

۲- رفتار در برابر ضربه و خم‌کاری: استیل آستنیتی پیش از شکست خم می‌شود و کش می‌آید؛ چدن خاکستری نه.

۳- زنگ‌زدگی: آهن‌ربایی که می‌چسبد و سطحی که در رطوبت زود قهوه‌ای می‌شود، بیشتر به چدن یا فولاد کربنی می‌خورد تا استیل.

۴- آنالیز شیمیایی یا گواهی کارخانه: برای قطعهٔ ناشناخته، تعیین ترکیب (کروم، نیکل، کربن) با آزمایشگاه قطعی‌ترین پاسخ است. برای خرید، گواهی آنالیز تولیدکننده را بخواهید.

هزینه و راهنمای انتخاب: کدام را کجا به کار ببریم؟

چدن خاکستری ساده‌ترین، رایج‌ترین و ارزان‌ترین نوع چدن است؛ چدن داکتیل از نظر وزنی گران‌تر تمام می‌شود اما همچنان از استیل ارزان‌تر است. هزینهٔ خرید فقط بخشی از ماجراست: در محیطی که رنگ، پوشش، بازرسی و تعویض مکرر لازم می‌شود، هزینهٔ عمر قطعه می‌تواند تصویر را عوض کند. بنابراین پیش از انتخاب سه پرسش را جواب دهید: محیط کار چقدر خورنده است؟ قطعه چه باری می‌بیند (کششی، ضربه‌ای، ارتعاشی)؟ و قطعه ریخته می‌شود یا از ورق، لوله و میلگرد ساخته می‌شود؟

جدول ۵ — راهنمای انتخاب بر اساس نیاز

نیاز یا کاربردانتخاب رایجدلیل اصلی
بدنهٔ ماشین‌ابزار، پایه و شاسی دستگاهچدن خاکستریمیرایی ارتعاش، ماشین‌کاری آسان، هزینهٔ کم
دیسک ترمز، بلوک و سرسیلندر موتورچدن خاکستریهدایت حرارتی و میرایی خوب، ریخته‌گری‌پذیری
قطعات تحت ضربه و تنش، مثل میل‌لنگ و مفصل فرمانچدن داکتیلاستحکام و چقرمگی بیشتر از چدن خاکستری
لوله، اتصال و شیر در آب و خاک (با پوشش و آستر)چدن داکتیلسابقهٔ طولانی و هزینهٔ کمتر از استیل
محیط مرطوب یا کلریدی، تماس مداوم با آب و مواد خورندهاستیل (۳۰۴، ۳۱۶ یا داپلکس)لایهٔ رویین و مقاومت در برابر خوردگی
ورق‌کاری، خم‌کاری، جوش، لوله و میلگرداستیل آستنیتیشکل‌پذیری، چقرمگی و جوش‌پذیری
محیط خورنده با نیاز به استحکام بیشتراستیل داپلکسساختار نیمه‌آستنیتی و نیمه‌فریتی با استحکام و مقاومت خوردگی خوب

 

مقایسهٔ ظروف چدنی و استیل در آشپزخانه

همان دو ویژگی‌ای که در کاربرد صنعتی دیدیم، یعنی نبود لایهٔ رویین در چدن و هدایت حرارتی بیشتر آن، رفتار ظروف پخت‌وپز را هم توضیح می‌دهد. البته در ظروف، ضخامت دیواره و ساختار کف ظرف هم به اندازهٔ جنس فلز اهمیت دارد.

ظروف چدنی: گرمای پایدار، نگه‌داری بیشتر

ظرف چدنی به‌خاطر دیوارهٔ ضخیم و جرم زیاد دیر گرم می‌شود، اما گرما را مدت طولانی نگه می‌دارد و با افزودن مواد سرد، دمایش کمتر افت می‌کند؛ به همین دلیل برای سرخ‌کردن، برشته‌کردن گوشت و پخت در فر مناسب است. چدن خام باید «عمل‌آوری» (Seasoning) شود: لایهٔ نازکی از روغن که با حرارت پلیمری می‌شود، هم سطح را کمی نچسب می‌کند و هم جلوی زنگ‌زدن را می‌گیرد. این ظروف را نباید مدت طولانی در آب خیس گذاشت یا در ماشین ظرف‌شویی شست؛ بهتر است پس از شست‌وشو بلافاصله خشک و با لایهٔ نازکی روغن چرب شوند. پخت طولانی غذاهای اسیدی مثل سس گوجه‌فرنگی یا غذاهای سرکه‌دار در چدن خام می‌تواند به لایهٔ عمل‌آوری آسیب بزند و طعم فلزی به غذا بدهد. چدن ترد هم هست؛ ظرف داغ را یک‌باره زیر آب سرد نبرید، چون ممکن است ترک بخورد. ظروف چدنی لعابی نیازی به عمل‌آوری ندارند و با غذاهای اسیدی مشکلی ندارند، اما لعاب آن‌ها در برابر ضربه حساس است.

ظروف استیل: بی‌اثر روی غذا، کم‌دردسر در نگه‌داری

استیل زنگ‌نزن با غذاهای اسیدی واکنش محسوسی ندارد، در شرایط عادی آشپزخانه زنگ نمی‌زند، عمل‌آوری لازم ندارد و معمولاً می‌توان آن را در ماشین ظرف‌شویی شست. بیشتر ظروف باکیفیت از استیل آستنیتی گروه ۳۰۴ ساخته می‌شوند که در بازار با نام‌های 18/8 یا 18/10 (درصد کروم/نیکل) شناخته می‌شود. ضعف استیل در پخت، هدایت حرارتی کم آن است؛ به همین دلیل ظروف خوب استیل یا کف کپسولی دارند (لایه‌ای از آلومینیوم یا مس که در کف ظرف میان دو لایهٔ استیل قرار گرفته) یا به‌صورت چندلایهٔ یکپارچه (Tri-ply / Multi-ply) ساخته می‌شوند تا گرما یکنواخت پخش شود. غذا در ظرف استیل بیشتر می‌چسبد؛ گرم‌کردن کافی ظرف پیش از افزودن روغن این مشکل را تا حد زیادی کم می‌کند. ظروف استیل از ظروف چدنی هم‌اندازه سبک‌ترند و جابه‌جایی و شست‌وشوی آن‌ها راحت‌تر است.

اجاق القایی و نقش مغناطیس

اجاق القایی فقط با ظرفی کار می‌کند که کف آن مغناطیسی باشد. چدن ذاتاً مغناطیسی است و روی اجاق القایی کار می‌کند. استیل ۳۰۴ آستنیتی و تقریباً غیرمغناطیسی است، به همین دلیل سازندگان ظروف القایی معمولاً یک لایهٔ استیل فریتی (مثل گرید ۴۳۰) در کف یا لایهٔ بیرونی ظرف قرار می‌دهند. برای اطمینان، کف ظرف را با آهن‌ربا امتحان کنید: اگر آهن‌ربا محکم بچسبد، ظرف با اجاق القایی سازگار است.

جدول ۶ — مقایسهٔ ظروف چدنی و استیل

ویژگیظروف چدنی (خام)ظروف استیل
گرم‌شدن و نگه‌داشتن گرمادیر گرم می‌شود، گرما را طولانی نگه می‌داردتک‌لایه ناهمگن گرم می‌شود؛ کف کپسولی یا چندلایه یکنواخت
مناسب برایسرخ‌کردن، برشته‌کردن گوشت، پخت در فرجوشاندن، خورش، سس و غذاهای اسیدی
غذاهای اسیدیپخت طولانی توصیه نمی‌شودمشکلی ندارد
چسبندگی غذابا عمل‌آوری خوب، کمبیشتر؛ با پیش‌گرم‌کردن کم می‌شود
نگه‌داریعمل‌آوری، خشک‌کردن فوری، بدون ماشین ظرف‌شوییساده؛ معمولاً قابل شست‌وشو در ماشین ظرف‌شویی
زنگ‌زدگیبدون لایهٔ روغن در رطوبت زنگ می‌زنددر شرایط عادی زنگ نمی‌زند
وزنسنگینسبک‌تر
اجاق القاییسازگارفقط با کف مغناطیسی

 

اگر بیشتر غذاهای پرحرارت و سرخ‌کردنی می‌پزید، ظرف چدنی انتخاب خوبی است؛ برای پخت روزمره، غذاهای آبدار و اسیدی و نگه‌داری آسان، ظرف استیل چندلایه کاربردی‌تر است. بسیاری از آشپزها هر دو را کنار هم دارند.

جمع‌بندی

انتخاب بین استیل و چدن به سه چیز برمی‌گردد: محیط (خوردگی)، بار (کششی، ضربه‌ای یا ارتعاشی) و روش ساخت. چدن، به‌ویژه خاکستری، برای قطعات ریختگی سنگین، میرایی ارتعاش و هزینهٔ کم مناسب است؛ چدن داکتیل برای قطعات تحت ضربه و تنش؛ و استیل زنگ‌نزن برای جاهایی که خوردگی، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری تعیین‌کننده‌اند. اگر قطعه در محیط خورنده کار می‌کند یا باید از ورق، لوله و میلگرد ساخته شود، گرید استیل را بر اساس کلرید، دما و بار طراحی انتخاب کنید و در صورت تردید از مشاورهٔ فنی تأمین‌کننده کمک بگیرید.

سوالات متداول

۱- آیا چدن همان استیل است؟ نه. هر دو آلیاژ آهن‌اند، اما چدن بیش از ۲٪ کربن دارد و بدون کروم کافی ساخته می‌شود؛ استیل ضد زنگ کربن کم و دست‌کم ۱۰٫۵٪ کروم دارد.

۲- کدام محکم‌تر است؟ بسته به گرید. استیل ۳۰۴ حدود ۵۰۵ مگاپاسکال مقاومت کششی دارد؛ چدن خاکستری رایج کمتر از آن و بعضی گریدهای چدن داکتیل بیشتر از آن است. تفاوت اصلی در چقرمگی و ازدیاد طول است: استیل آستنیتی پیش از شکست به‌شدت کش می‌آید و چدن خاکستری تقریباً نه.

۳- کدام زنگ نمی‌زند؟ استیل زنگ‌نزن به لطف لایهٔ رویین کروم در بسیاری از محیط‌ها زنگ نمی‌زند، هرچند در محیط‌های کلریدی ممکن است دچار خوردگی موضعی شود. چدن بدون پوشش در رطوبت زنگ می‌زند.

۴- آیا چدن آهن‌ربا را جذب می‌کند؟ بله. استیل‌های آستنیتی مثل ۳۰۴ و ۳۱۶ معمولاً جذب نمی‌کنند، ولی استیل‌های فریتی، مارتنزیتی و داپلکس جذب می‌کنند؛ پس آهن‌ربا برای تشخیص قطعی کافی نیست.

منابع انگلیسی

۱- The Stainless Steel Family — International Stainless Steel Forum (ISSF)

۲- Iron Types (page 1), Gray & Ductile Irons — Metal Casting Institute

۳- Magnetic Effects of Stainless Steels — Australian Stainless Steel Development Association (ASSDA)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *