鋳鉄について知っておくべきこと

この記事では、鋳鉄の定義、用途、特性、組成、および種類について学びます。また、鋳鉄の長所と短所についても知ることができます。

鋳鉄とは?

鋳鉄 は、2 ～ 4% の炭素とさまざまな量のシリカとマンガンを含む炭素合金のグループです。また、リンや硫黄などの不純物も含まれています。鉄鉱石を高炉で還元してつくられるもので、鉄鉱石を溶鉱炉で製錬した銑鉄を主原料としています。この鉄は、溶融した銑鉄から直接、または銑鉄を再溶融することによって、多くの場合、大量の鉄、石灰岩、鋼、またはコークスと共に作られます。

キュポラと呼ばれる特別なタイプの高炉で溶かすこともできますが、電気誘導炉または電気アーク炉で溶かすことがよくあります。

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前述のように、鋳鉄は銑鉄、石灰岩、コークスから製造されます。この3つの素材をキュポラ炉で再溶解して製造します。キューポラ炉は高炉とほぼ同じです。直径約1m、高さ約5mの円筒形です。炉の上から材料を流し込み、加熱します。この時点で、銑鉄の不純物が酸化によってある程度取り除かれ、溶鉄が形成されます。スラグはその後、一定の間隔で溶鉄の上部から除去されます。次に、溶鉄を型に流し込み、必要な形状を形成します。

鋳鉄の用途

鋳鉄の用途は、機械工学、建設現場、木材作業場などのエンジニアリングの世界では一般的です。次に説明するのは、鋳鉄の用途です。

その用途の 1 つは、ゲート、街灯柱、ブラケット、小さなカバー用の鉄柱などの装飾鋳造です。

圧縮部材に使用

用途には、水槽、水道管、ガス管、下水道、衛生器具、マンホール カバーの製造が含まれます。そして

鋳鉄はレール チェーン、キャリッジ ホイールなどの製造に使用されます。

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鋳鉄の種類の一般的な用途は次のとおりです:

• ねずみ鋳鉄は摩耗に強いため、エンジン ブロック、シリンダー ヘッド、マニホールド、ガス バーナー ギア ブランク、エンクロージャー、ハウジングの製造に使用されます。
• 白鋳鉄は、製造時に冷却プロセスが使用されるため、もろい素材です。これが、ショット ブラスト ノズル、ミル ライニング、鉄道ブレーキ シュー、圧延機ロール、スラリー ポンプ ハウジング、クラッシャーなどの耐摩耗性と摩耗性を必要とする用途に白鋳鉄が使用される理由です。
• ダクタイル鋳鉄はさまざまなグレードに分類できるため、その用途は非常に広範です。この材料は、機械加工が容易で、疲労強度と降伏強度が高く、耐摩耗性にも優れています。ステアリング ナックル、クランクシャフト、頑丈なギア、自動車のサスペンション コンポーネント、油圧コンポーネント、自動車のドア ヒンジの製造に使用されます。
• 最後に、可鍛鋳鉄にもさまざまなグレードがあります。潤滑剤、非研磨摩耗粒子、および他の研磨破片をトラップする多孔質表面を保持および保存する機能があります。このため、可鍛性鉄は頑丈な軸受面、チェーン、スプロケット、コネクティング ロッド、ドライブ トレインとアクスル コンポーネント、および鉄道車両に使用されます。

鋳鉄の機械的性質

以下は鋳鉄の機械的特性です:

硬度 – 材料の耐摩耗性とへこみ

タフネス – 材料のエネルギー吸収能力

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材料の能力

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 – 材料がバラバラにならずに耐えることができる最大の縦応力

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。

生成するために他の合金元素が追加されます:

• マンガン :摩耗や擦り傷に対する耐性を高めます
• クロム :硬化性、耐摩耗性、耐食性、耐酸化性を高めます
• ニッケル :引っ張り強度を高めます
• タングステン :ホット硬度とホット強度を高めます
• モリブデン ：硬化性を高めます
• バナジウム :硬化性と高温硬度を高めます
• シリコン :硬化性と電気抵抗率を高めます
• アルミニウム :鋼の脱酸剤として働く
• チタン :鋼の脱酸剤として働く
• ニオブ :硬化性を低下させ、延性を増加させ、衝撃強度を増加させます
• コバルト ：硬化性を低下させ、高温での軟化を防ぎます

鋳鉄の種類

以下は、さまざまなタイプの鋳鉄です:

灰色の鉄:

これらのタイプの鋳鉄は外観が灰色がかっていますが、これはグラファイトの微細構造が原因で、色の破砕につながります。鋼よりも引張強度と抵抗が低く、圧縮強度は低炭素鋼と中炭素鋼に匹敵します。これらは、鋳鉄の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基づいています。

白い鉄:

白鉄は、「セメンタイト」と呼ばれる炭化鉄を含んでいるため、表面が白く分別されています。シリコン含有量が少なく、冷却速度が速いためです。白鋳鉄の炭素が析出し、グラファイトではなく準安定相のセメンタイト、fe3c として溶融します。セメンタイトは比較的大きな粒子として溶融物から沈殿します。炭化鉄が析出すると、元の溶融物から炭素が取り出され、混合物が共晶に近づく方向に移動し、残りの相は低鉄-炭素オーステナイト (1 回の冷却でマルテンサイトに変化する可能性があります) です。

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可鍛性鉄:

可鍛鋳鉄のプロセスは、約 950°C (1,740°f) で加熱され、その後 1 日か 2 日冷却される白い鋳造から始まります。炭化鉄の炭素は、グラファイトとフェライトと炭素に変化します。 （オーステナイト）。プロセスが遅いため、表面張力によってグラファイトがフレークではなく球状の粒子になります。

ダクタイル鋳鉄:

これらのタイプの鋳鉄は、ノジュラーまたはダクタイル鋳鉄としても知られています。これは 1948 年に開発されました。ダクタイル タイプの鋳鉄は、黒鉛が非常に小さな結節の形をしており、黒鉛は結節を形成する同心層の形をしています。これらの鉄のダクタイルの特性は、グラファイトのフレークが生成する応力集中効果を備えた海綿状鋼です。0.02 ～ 0.1% の微量のマグネシウムと、これらの合金に追加された 0.02 ～ 0.4% のセリウムのみが、結合によるグラファイト析出物の成長を遅らせます。グラファイト面の端まで。

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鋳鉄の長所と短所

利点:

以下は、さまざまな用途における鋳鉄の利点です:

• 優れた鋳造特性
• 大量に入手可能
• 素材の低コスト
• ねずみ鋳鉄の優れた機械加工性
• 良い感受性
• 優れた耐摩耗性
• 摂氏 20 度から 350 度の間で一定の機械的特性
• 高い耐久性
• 変形に対する耐性

短所:

この材料の優れた利点にもかかわらず、いくつかの制限がまだ発生します。以下は、さまざまな用途における鋳鉄の欠点です:

• 引っ張り強度が弱い。
• 錆びやすい。
• 厚い部分はゆっくりと冷却されるため、材料は部分的に敏感です。
• 高脆性
• 白い鋳鉄は機械加工できません。
• 降伏点の出品禁止

鋳鉄の定義、用途、特性、組成、および種類について説明するこの記事は以上です。また、鋳鉄の長所と短所についても学びました。この投稿から十分に理解していただければ幸いです。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう、またね！