CI キャスティングとは

合金の成分は、割れたときの色に影響を与えます。白い鋳鉄には炭化物不純物が含まれており、合金が割れたり流れたりする原因となります。また、ねずみ鋳鉄には、亀裂をシミュレートするグラファイト フレークが含まれている場合があります。これにより、材料が壊れたときに無数の新しいクラックが発生します。ダクタイル鋳鉄は球状黒鉛の「ノジュール」であり、それがさらなる破砕の進行を妨げます。

１．８～４重量％の量の炭素（Ｃ）。およびシリコン (Si) 1 ～ 3 wt.% これらは、鋳鉄の主要な合金成分です。特定の鉄合金と最小限の炭素のみが鋼として定義されています。可鍛鋳鉄を除いて、鋳鉄はもろいです。比較的低い融点のため、これは良好な流動性に関連しています。これは、優れた機械加工性、変形抵抗、および耐摩耗性に関係しています。

鋳鉄は、パイプ、機械、自動車部品など、用途の広い機能材料となっています。典型的なアプリケーションは、シリンダー ヘッド、エンジン ブロック、およびギアボックスです。酸化ダメージにも強いので、その有用性が増します。

CI キャスティングの歴史

最も初期の鋳鉄製の遺物は紀元前 5 世紀にさかのぼり、現在の中国の江蘇省で考古学者によって発見されました。研究者は、鋳鉄の使用がはるか昔に中国本土で始まったと考えています。彼らは、農場、家庭、戦闘用の製品を作成するために使用されたと信じています.

15 世紀には、ブルゴーニュ、フランス、イギリスで宗教改革の時代に大砲に鋳鉄が使用されました。銃に使用される鋳鉄の量は、大規模な生産を必要としました.

最初の鋳鉄橋は 1770 年にエイブラハム・ダービー III によって建設され、イギリスのシュロップシャーにある鉄橋として知られています。鋳鉄は、多くの建物の建設にも使用されました。建築の設定で広く使用されるようになりました.

業界の大量生産における CI の使用

鋳鉄は、主に溶解した銑鉄から、または銑鉄を再溶解して作られます。これは多くの場合、かなりの量の鉄、鋼、石灰岩、炭素 (コークス) を含み、望ましくない汚染物質を除去するためにさまざまな手順を踏んでいます。用途を考慮すると、炭素とシリコンの含有量は、それぞれ 2 ～ 3.5% と 1 ～ 3% の望ましいレベルに調整されます。

鋳鉄は銑鉄から作られ、これは溶鉱炉から鉄鉱石を溶かした際の副産物です。

リンと硫黄は溶鉄から燃え尽きることで満たすことができますが、これにより炭素も除去され、交換する必要があります。必要に応じて、最終的な形が鋳造によって製造される前に、他の要素が溶融物に供給されます。鋳鉄は特殊なタイプの溶鉱炉で溶解されることがあり、キューポラと呼ばれます。

ただし、最新の用途では、電気誘導炉または電気アーク炉で溶解することがよくあります。溶解が終了すると、溶解した鋳鉄は保持炉または取鍋に注がれます。

鋳鉄の特性

鋳鉄の特性は、さまざまな合金元素または合金を追加することによって変更されます。炭素に加えて、ケイ素は溶液から炭素を置換するため、最も重要な合金です。ケイ素の割合が低いため、炭素が溶液中に残り、炭化鉄を形成し、白い鋳鉄が生成されます。

高い割合のシリコンが溶液から炭素を置換し、グラファイトを生成し、ねずみ鋳鉄を生成します。他の合金元素、マンガン、クロム、モリブデン、チタン、バナジウムは、シリコンに対抗し、炭素の保持とこれらの炭化物の形成を促進します。ニッケルと銅は強度と機械加工性を高めますが、生成されるグラファイトの量は変わりません.

グラファイトの形の炭素は、鉄をより柔らかくし、収縮を減らし、強度を下げ、密度を下げます。硫黄は、大部分が不純物として存在する場合、黒鉛の形成を防ぎ、硬度を高める硫化鉄を形成します。

硫黄の問題は、溶融した鋳鉄がべたつき、欠陥の原因になることです。硫黄の影響を打ち消すために、マンガンは、硫化鉄の代わりに両方の形態の硫化マンガンとして追加されます。硫化マンガンは溶融物よりも軽いため、溶融物からスラグに流れ込む傾向があります。

硫黄の中和に必要なマンガンの量は、1.7 x 硫黄分 + 0.3% です。これより多くのマンガンを添加すると、マンガン炭化物が形成され、硬度と冷却が向上します。ただしねずみ鋳鉄の場合は、最大 1% のマンガンで強度と密度が向上します。

キャスト用の精製素材

ニッケルは、パーライトとグラファイトの構造を改良し、延性を改善し、断面の厚さの硬度差を均等にするため、最も一般的な合金元素の 1 つです。

クロムは遊離グラファイトを減らし、冷却し、強力なカーバイド安定剤であるため、少量添加されます。ニッケルはしばしば一緒に追加されます。わずかな成分は、0.5% クロムの代替として追加できます。

銅は取鍋または炉に 0.5 ～ 2.5% の量で加えられ、冷たさを軽減し、グラファイトを精製し、流動性を高めます。

モリブデンは、0.3～1%の量で添加され、冷たさを増し、グラファイトとパーライトの構造を改善します。高強度の鉄を製造するために、ニッケル、銅、クロムと組み合わせて添加されることがよくあります。

脱ガス剤および脱酸剤として導入されたチタンですが、流動性も向上します。セメンタイトを安定させ、硬度を高め、耐摩耗性と耐熱性を高めるために、0.15 ～ 0.5% のバナジウムが鋳鉄に添加されます。 0.1–0.3% のジルコニウムはグラファイトの形成を助け、脱酸素化し、流動性を高めます。

可鍛鉄溶湯では、ビスマスを 0.002 ～ 0.01% のスケールで添加して、シリコンの添加量を増やします。可鍛鋳鉄の生産を助けるために白鉄にホウ素が加えられます。また、ビスマスの粗い影響も軽減します。

最も一般的なタイプはねずみ鋳鉄です

ねずみ鋳鉄は、材料の亀裂が灰色に見える原因となるグラファイト微細構造によって特徴付けられます。これは、最も広く使用されている鋳鉄であり、重量で最も使用されている鋳造材料です。ほとんどの鋳鉄の化学組成は、炭素 2.5 ～ 4.0%、シリコン 1 ～ 3%、残りは鉄です。

ねずみ鋳鉄は、鋼よりも引張強度と耐衝撃性が低くなりますが、圧縮強度は低炭素鋼と中炭素鋼に匹敵します。これらの機械的特性は、微細構造に存在するグラファイト フレークのサイズと形状によって制御され、ASTM のガイドラインに従って特徴付けることができます。

したがって、全体として、CI 鋳造は実際には単なる鋳鉄です。この鋳鉄は、鉄および炭素合金の特殊なグループの一部にすぎません。炭素含有量が 2% を超える場合のみ注意してください。そしてそれが何を意味するかを覚えておいてください.

合金の成分は、亀裂が入ると変色します。白い鋳鉄には炭化物不純物が含まれているため、亀裂が通り抜けることができます。ねずみ鋳鉄にはグラファイト フレークがあり、これがクラックを反映するだけで、材料が壊れたときに多くの新しいクラックが始まります。ダクタイル鋳鉄は球状グラファイトの「ノジュール」であり、それ以上の破砕の進行を妨げます。これは CI 鋳造に関するすべてです!