مردم اغلب تصویر می کنند چدن و فرفوژه برای کارهای اولیه آهن قابل تعویض هستند، اما یک دنیا تفاوت میان آن ها وجود دارد. فرفوژه یا گل نرده آلیاژی از آهن است که درصد کربن آن بسیار ناچیز (کمتر از 0.08%) می باشد. این محصول آهنی به دلیل وجود کربن کم در آلیاژ آن قابلیت فرم پذیری بالایی دارد و برخلاف چدن که درصد کربن آن بسیار بالا (2.1% الی 4%) و فرم پذیری آن به سختی و مشکل می باشد.

آهن فرفورژه گونه ای نرم، شکل پذیر و الیافی است که از آهن نسبتا خالص که تا حدودی با سرباره احاطه شده است، تولید می گردد. معمولا این محصول حاوی 0.1 درصد کرین و 1 الی 2 درصد سرباره است. اما در مقابل فرفوژه، آهن چدن قرار دارد که به دلیل محتوای کربن بسیار زیاد، سخت و شکننده است.

تاریخچه فرفورژه

اولین آهن با قدمت از دوران باستان با حرارت دادن از ذغال سنگ مستقیما درست می شد در حالی که آهن هنوز گداخته بود مخلوط آهن و سرباره باعث می گردد تا بتوانند بروی آهن عملیات جوشکاری و تراشکاری آن دهند. در اروپا آهن فرفوژه می تواند به طور غیر مستقیم از چدن ساخته شود که یکی از پرکاربردترین روش های غیرمستقیم، به نام فرآیند جوش زدن توسط هنری کورت از انگلستان در سال 1784 ساخته شد. این روش شامل ذوب چدن در یک توپی توخالی و سپس هم زدن آن با یک میله بود به طوری که کربن موجود در فلز توسط گازهای اکسید کننده کوره برداشته می شود. با حذف کربن و یا درصد ناچیزی از کربن، نسبت آهن جامد بدون کربن افزایش می یابد و سپس مخلوط غلیظ فلز و سرباره از طریق یک فشار دهنده هدایت می شود، که مقداری زیادی از سرباره را از بین می برد و یک مواد آهنی کم کرین برای تولید فرفوژه ایجاد می کند.

آهن فرفوژه در سالیان گذشته در اسیای صغیر جایگاه مفرع را گرفت. استفاده از آن برای ابزار و سلاح در چین، هند و مدیترانه تا قرن 3 قبل از میلاد تاسیس شد. مزیت اصلی آهن فرفوژه صرفا دسترسی بیشتر آن در طبیعت نسبت به مس و قلع بود. در سال های زیادی از آهن فرفوژه برای مصارف صلح و سلاح و زره چنگ استفاده می شد. در قرن 19 میلادی استفاده از آهن فرفوژه در ساختمان سازی ظهور کرد، جایی که مقاومت در برابر کشش (مقاومت در برابر جدا شدن)، آن را از چدن برتری داد.

تفاوت چدن و فرفورژه

تمایز اصلی بین چدن و فرفوژه در نحوی تولید آنها است. تفاوت ها را می توان از نام این دو فلز نیز متوجه شد، فرفوژه یک آهن کار شده است و اغلب هر آنچه را توسط فرآیند ریخته گری شکل گرفته، توصیف می کند. آهن فرفوژه محصول جانبی از ذوب سنگ آهن، که به طور کلی از مخلوط اکسیدهای سیلسیم، گوگرد، فسفر و آلومینیوم تشکیل شده است. این آهن با حرارت دادن مکرر و کار با ابزار تغییر شکل، ساخته می شود. آهن فرفوژه بسیار قابل انعطاف است و اجازه می دهد تا آن را گرم کرده و دوباره گرم کرده و به اشکال مختلفی تبدیل کند. این آهن هرچه بیشتر کار کند، قویتر می شود و از نظر ظاهری دارای فیبر می باشد. لذا این آهن در برابر خستگی بسیار مقاوم است و اگر مقدار زیادی فشار به آن وارد شود قبل از خراب شدن مقدار زیادی تغییر شکل می یابد.

اما حال نوبت به چدن می رسد، چدن میتواند به طیف وسیعی از آلیاژهای آهن اشاره داشته باشد، اما معمولا با آهن خاکستری مرتبط است. چدن، آهن خالص نیست و حاوی 4-2 درصد کربن به علاوه مقادیر کمی سیلسیم و منگنز است. ناخالصی های دیگر نیز مانند گوگرد و فسفر در آن معمول می باشد. فلز چدن در اثر ذوب سنگ آهن و مخلوط کردن آن با ضایعات فلزات و سایر آلیاژ ها تشکیل می شود. سپس مخوط مایع در قالب ریخته می شود تا خنک و جامد شود.  چدن ماهیت بسیار شکننده ای دارد، به این معنی که نسبتا سخت و غیر قابل انعطاف است.

چدن نسبت له آهن فرفوژه سخت تر، سکننده تر و کمتر قبال انعطاف است. نمیتوان آن را خم، کشش و چکش کرد زیرا مقاومت کششی ضعیف آن به این معنی است که قبل از خم شدن یا تحریف، شکستگی خواهد داشت. با این حال از مقاومت فشاری خوبی برخوردار است.

ویژگی های آهن فرفوژه

مقاومت بالا

آهن فرفوژه، مقاومت کششی بالاتری نسبت به چدن دارد و در برابر خستگی بسیار مقاوم است. معمولا بدون خراب شدن تغییر شکل میدهد، مگر اینکه خیلی زیاد بارگیری کند یا در معرض دمای بالا قرار گیرد. با این حال به اندازه فولاد قوی نیست.

چکش خوار

آهن فرفوژه با وجود گرم شدن و یا گرم شدن مجدد، به اشکال مختلف قابل تبدیل هستند. در واقع هرچقدر بیشتر چکش خوار باشد قویتر می شود.

جوشکاری آسان

به دلیل محتوای کم کربن، آهن فرفوژه می تواند با جوشکاری متصل شود، که باعث افزایش دامنه اشکال و روشهای استفاده می شود.

مقاوم در برابر خوردگی

اگرچه آهن فرفوژه وقتی در معرض هوا و رطوبت قرار بگیرد، دچار خوردگی می شود اما زنگ زدگی ان کندتر از چدن است. همچنین می توان با رنگ و سایر پوشش ها محافظت شود تا طول عمر آن افزایش یابد.

کاربرد آهن فرفورژه

در گذشته طیف وسیعی از وسایل از اهن فرفوژه ساخته می شد. این ماده معمولا برای ساخت میخ، نعل اسب، مهره و پیچ، پرچ، ریل و اتصالات راه اهن، لوله هایی برای حمل بخار و اب و همچنین برا ساخت آهن های تزئینی استفاده می شد. امروزه از آهن فرفوژه عمدتا برای مصارف تزئینی، ساخت دروازه های فلزی، نرده های اهنی، مبلمان باغ، سایر آهن آلات در فضای باز، استفاده می کنند.

فواید استفاده از اهن فرفورژه

آهن فرفوژه نسبت به گزینه های دیگر در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد به همین دلیل بسیاری از دروازه ها، تزئینات آهن فرفوژه عتیقه در کلیسا و خانه های باشکوه امروزه هنوز در شرایط عالی هستند، مانند دروازه های فرفوژه، تزئینات مقبره در ابی وست مینستر، برخی از قدمت آنها از قرن 13 میلادی است.

آهن فرفوژه در حالت عادی برای جوشکاری است، زیرا از فولاد یا آهن خالص قابل انعطاف است. بنابراین می توانید برای کارهای تزئینی ظریف یا مجسمه سازی انتخاب بهتری باشد. کارهای حفاظتی را می توان با همان مواد و تکنیک های مورد استفاده برای نمونه اصلی انجام داد، در حالی که انتهاب آهن فرفوژه برای قطعات جدید می تواند به حفظ روش های سنتی آهنگری کمک کند.