鋳鉄鋳物の紹介

鉄の価値の発見は、社会的および軍事的用途におけるこの材料の優位性により、いわゆる鉄器時代につながりました.金属には別のマイルストーンがあります。産業革命は、金属の製造方法を変え、鉄を含む製品に変換しました。

鋳鉄

鋳鉄は、炭素含有量が 2% を超える鉄と炭素合金を製錬して製造されます。溶かした後、金型に流し込みます。錬鉄と鋳鉄の生産における主な違いは、鋳鉄はハンマーや工具で加工されないことです。組成にも違いがあります。鋳鉄には 2 ～ 4% の炭素およびその他の合金と 1 ～ 3% のシリコンが含まれており、これにより溶融金属の鋳造特性が向上します。少量のマンガンと、硫黄やリンなどの不純物が含まれている場合もあります。錬鉄と鋳鉄の違いは、化学構造と物理的性質の詳細にも見られます。

鋼と鋳鉄はどちらも微量の炭素を含み、似ているように見えますが、2 つの金属には大きな違いがあります。鋼に含まれる炭素は 2% 未満であるため、最終製品は単一の微結晶構造で固化します。鋳鉄の炭素含有量が高いということは、鋳鉄が異種合金として固化することを意味し、したがって、材料内に複数の微結晶構造が存在します。

この高い炭素含有量とシリコンの存在の組み合わせにより、鋳鉄は優れた鋳造性を実現します。ねずみ色、白、可鍛性、延性、コンパクト グラファイトなど、さまざまな熱処理と加工技術を使用して、さまざまなタイプの鋳鉄が製造されます。

鋳鉄製ブリッジ

鋳鉄構造の細部は、金属を製錬して型に流し込むことによって作られます。

ねずみ鋳鉄

ねずみ鋳鉄は、金属中の黒鉛粒子が薄片状になっているのが特徴です。金属が破壊されると、破壊はグラファイトフレークに沿って発生し、破壊された金属の表面に灰色を与えます.ねずみ鋳鉄という名前は、この特性に由来します。

冷却速度と組成を調整することにより、製造中にグラファイトフレークマトリックスのサイズと構造を制御することが可能です。ねずみ鋳鉄は、他の形態の鋳鉄ほど延性がなく、引張強度も低くなります。ただし、より優れた熱伝導体であり、より高いレベルの振動減衰を備えています。鋼の 20 ～ 25 倍の減衰能力があり、他のすべての鋳鉄よりも優れています。ねずみ鋳鉄はまた、他の鋳鉄よりも機械加工が容易であり、その耐摩耗性により、最大量の鋳鉄製品の 1 つになっています。

当社のハードスケープ製品はねずみ鋳鉄製です。振動減衰と耐摩耗性は、多くのストリート アプリケーションに適した素材となっている特性です。生のねずみ鋳鉄は、外側でも損傷を与える腐食から保護する緑青も生成します。

白い鉄

適切な炭素含有量と高い冷却速度により、炭素原子は鉄と結合して炭化鉄を形成します。これは、固化した材料に遊離黒鉛粒子がほとんどまたはまったくないことを意味します。白い鉄をせん断すると、グラファイトが不足しているため、割れた表面が白く見えます。セメンタイトの微結晶構造は硬くてもろく、高い圧縮強度と優れた耐摩耗性を備えています。一部の特殊な用途では、製品の表面に白い鉄があることが望ましいです。これは、良好な熱伝導体を使用して金型部品を作成することで実現できます。これにより、その特定の領域の溶融金属から熱が急速に除去されますが、残りの鋳造品はよりゆっくりと冷却されます.

白鉄の最も一般的なタイプの 1 つは、ニハード鉄です。クロムとニッケル合金の追加により、この製品は低衝撃の滑り摩耗用途で優れた性能を発揮します。

白鉄および硬質ニッケル鉄は、ASTM A532 の合金分類に含まれます。 「耐摩耗鋳鉄の標準仕様」.

鋳鉄

白鋳鉄は、熱処理プロセスによって可鍛鋳鉄にさらに加工できます。広範な加熱および冷却プログラムにより、炭化鉄粒子が分解され、遊離黒鉛粒子が鉄に放出されます。異なる冷却速度と合金の追加により、微結晶構造を持つダクタイル鋳鉄が得られます。

ダクタイル鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）

ダクタイル鋳鉄、またはダクタイル鋳鉄は、合金にマグネシウムを追加することで、その特別な特性を取得します。マグネシウムの存在により、ねずみ鋳鉄フレークとは対照的に、グラファイトが球形を形成します。製造工程において成分管理は非常に重要です。硫黄や酸素などの少量の不純物がマグネシウムと反応し、グラファイト粒子の形状に影響を与えます。さまざまなグレードのダクタイル鋳鉄は、グラファイト球の周りの微結晶構造を操作することによって作られます。これは、鋳造プロセスまたは次の処理ステップとしての熱処理によって達成されます。

ダクタイル鋳鉄は粉々に砕けるのではなく衝撃で変形するため、この材料を使用して鋳鉄製の支柱を製造しています。球状の鉄の衝撃プロファイルは、交通に近いボラードに適した鋳鉄です.

緻密なグラファイトを含む鋳鉄

コンパクトグラファイトアイアンは、グラファイト構造と関連する特性を持ち、ねずみ鉄と白鉄の混合物です。微結晶構造は、互いに付着した鈍いグラファイトフレークの周りに形成されます。チタンなどの合金は、球状黒鉛の形成を抑制する働きをします。コンパクトグラファイト鋳鉄は、ねずみ鋳鉄と比較して引張強度が高く、延性が優れています。構造と微結晶特性は、熱処理または他の合金の添加によって調整できます。

鋳鉄の機械的性質

材料の機械的特性は、特定の条件下でどのように反応するかを示し、さまざまな用途への適合性を判断するのに役立ちます。仕様は、米国材料試験協会 (ASTM) などの組織によって設定されているため、ユーザーはアプリケーションの要件を満たしていることを確信して材料を購入できます。これは、最も一般的に使用されるねずみ鋳鉄の仕様である ASTM A48 です。

仕様に従って鋳物を認定するための標準的な方法は、技術的な鋳物と一緒にテストバーを鋳造することです.次に、ASTM テストがこのテスト ロッドに適用され、その結果が鋳造のバッチ全体の認定に使用されます。

鋳鉄部品を溶接する場合、仕様も重要です。溶接は、溶接する材料の機械的特性を満たすか、それを超える必要があります。そうしないと、亀裂や損傷が発生する可能性があります。

鋳鉄溶接

溶接の際、亀裂や破損を防ぐために、溶接が材料の機械的特性を満たしているか、それを上回っていることが非常に重要です。

鋳鉄の一般的な機械的特性には次のようなものがあります:

● 硬度 – 摩耗やへこみに対する素材の耐性

● 靭性 – エネルギーを吸収する材料の能力

● 延性 – 破壊せずに変形する材料の能力

● 弾力性 – 変形後に元の寸法に戻る素材の能力

● 可鍛性 – 破裂することなく圧縮下で変形する材料の能力

● 引張強度 – 材料が引き裂かれることなく耐えることができる最大の縦方向の応力

● 疲労強度 – 材料が特定のサイクル数の間、壊れることなく耐えることができる最大の応力