ダクタイル鋳鉄
ダクタイル鋳鉄には多くの利点があります
ダクタイル鋳鉄（回転楕円体または結節状の鉄とも呼ばれます）は、実際には、独自の微細構造により、高い強度、柔軟性、耐久性、および弾力性を示す鉄のグループです。鋳造ダクタイル鋳鉄には通常、3パーセントを超える炭素が含まれています。破砕せずに曲げたり、ねじったり、変形させたりすることができます。その機械的特性は鋼に似ており、標準の鋳鉄の特性をはるかに上回っています。
ダクタイル鋳鉄 は、溶融したダクタイル鋳鉄が型の空隙に注がれることで生じる固体の金属物体です。その後、ダクタイル鋳鉄は冷却され、それが占める空隙の形で固化します。
ダクタイル鋳鉄とは何ですか？
1943年に発明されたダクタイル鋳鉄は、鋳鉄の現代的な反復です。鋳鉄とダクタイル鋳鉄は、それらの微細構造の違いによって引き起こされる対照的な物理的特性を持っています。
鋳鉄に含まれるグラファイトとカーボンはフレークとして発生します。鋳鉄は正の圧縮荷重能力を示しますが、その自然引張強度を超える引張荷重により、亀裂が形成され、フレーク状のグラファイト微細構造内の応力点から急速に伝播する可能性があります。その結果、鋳鉄には実質的に伸びがありません。脆い材料であるため、引張および衝撃荷重の用途での使用が制限されています。
ダクタイル鋳鉄内のグラファイトは回転楕円体として発生するため、回転楕円体グラファイトと呼ばれることもあります。 。同様に、ダクタイル鋳鉄という用語 ダクタイル鋳鉄に含まれる炭素が小塊の形で保持されているという事実に由来します。この独自の微細構造により、ダクタイル鋳鉄は従来の鋳鉄よりもはるかに優れた曲げおよび衝撃荷重に耐えることができます。
ダクタイル鋳鉄は何から作られていますか？
ダクタイル鋳鉄は鉄鋼または鉄スクラップから製造できますが、銑鉄はほとんどの最新のダクタイル鋳鉄鋳造所の主要な供給源です。 銑鉄 90パーセント以上の鉄を含む高炉の一次鉄生産を指します。
「銑鉄」という用語は、高炉鉄を一般的なランナーから供給できるように砂床に配置された型に鋳造するという昔ながらの方法に由来しています。カビの群れは子豚の丸焼きに似ていたため、個々の鉄片は「豚」と呼ばれ、ランナーは雌豚と呼ばれていました。現代の豚は、連続的な豚の鋳造機によって生産されています。
銑鉄は、ダクタイル鋳鉄の主要な供給源として使用されています。それは多くのユニークな利点を提供します：銑鉄は残留または有害な元素が少なく、一貫した化学的性質を持ち、最適なスラグ条件を促進し、一貫した電荷特性を提供することによってプロセス制御を改善します。銑鉄の需要は、ダクタイル鋳鉄の鋳造所が鉄スクラップや鉄鋼スクラップの溶解と炭素の添加などの代替鉄源よりも優れていることを利用しているため、近年増加しています。
ダクタイル鋳鉄の利点
ダクタイル鋳鉄が設計者に提供するいくつかの利点があります：
- ダクタイル鋳鉄は簡単に鋳造および機械加工できます。
- 強度と重量の比率が優れています。
- ダクタイル鋳鉄は、鋼よりもはるかに低コストで製造できます。
- 優れた鋳造性と機械加工性を備えています。
- ダクタイル鋳鉄は、靭性、低コストの製造、および信頼性の優れた組み合わせを設計者に提供します。
ダクタイル鋳鉄の特性
さまざまなグレードのダクタイル鋳鉄を作成するには、鋳造プロセス中またはその後の熱処理を通じて、グラファイトの周囲のマトリックス構造を制御する必要があります。目的のマトリックス（微細構造）を作成するために、異なるグレードのダクタイル鋳鉄の間にわずかな組成の違いがあります。
ダクタイル鋳鉄は、マトリックス全体にグラファイト回転楕円体が分散した鋼と見なすことができます。グラファイトスフェロイドが浮遊している金属マトリックスの品質は、ダクタイル鋳鉄の特性に大きな影響を与えますが、グラファイトスフェロイド自体は影響を与えません。
ダクタイル鋳鉄にはいくつかのマトリックスがありますが、最も一般的なものは次のとおりです。
- フェライト –強度がほとんどない、純粋で延性のある柔軟な鉄。このマトリックスは耐摩耗性は劣りますが、耐衝撃性が高く、機械加工性は良好です。
- パーライト –フェライトと炭化鉄の機械的混合物（Fe 3 C）。比較的硬く、適度な延性があります。高強度、優れた耐摩耗性、中程度の耐衝撃性、および優れた機械加工性を備えています。
- パーライト/フェライト –パーライトとフェライトの混合物で構成される構造、および商用グレードのダクタイル鋳鉄の最も一般的なマトリックス。
一般的なダクタイル鋳鉄グレード
さまざまなダクタイル鋳鉄の仕様がありますが、鋳造所では通常3つの一般的なグレードを提供しています。
物理的および機械的特性
ASTM A536、グレード60-40-18
ASTM A536、グレード65-45-12
ASTM A536、グレード80-55-06
引張強度、最小、psi
60,000
65,000
80,000
引張強度、最小、MPa
414
448
552
降伏強度、最小、psi
40,000
45,000
55,000
降伏強度、最小、MPa
276
310
379
2インチまたは50mmの伸び、最小％
18
12
6
密度lb/in3
0.256
0.256
0.256
密度g/cm3
7.1
7.1
7.1
融解温度（華氏）
2,100 – 2,190
2,100 – 2,190
2,100 – 2,190
融解温度（摂氏）
1,150 – 1,200
1,150 – 1,200
1,150 – 1,200
圧縮強度Ksi
429
429
429
圧縮強度MPa
2960
2960
2960
UNS
F32800
F33100
F33800
物理的および機械的特性
ASTM A536、グレード60-40-18
引張強度、最小、psi
60,000
引張強度、最小、MPa
414
降伏強度、最小、psi
40,000
降伏強度、最小、MPa
276
2インチまたは50mmの伸び、最小％
18
密度lb/in3
0.256
密度g/cm3
7.1
融解温度（華氏）
2,100 – 2,190
融解温度（摂氏）
1,150 – 1,200
圧縮強度Ksi
429
圧縮強度MPa
2960
UNS
F32800
物理的および機械的特性
ASTM A536、グレード65-45-12
引張強度、最小、psi
65,000
引張強度、最小、MPa
448
降伏強度、最小、psi
45,000
降伏強度、最小、MPa
310
2インチまたは50mmの伸び、最小％
12
密度lb/in3
0.256
密度g/cm3
7.1
融解温度（華氏）
2,100 – 2,190
融解温度（摂氏）
1,150 – 1,200
圧縮強度Ksi
429
圧縮強度MPa
2960
UNS
F33100
物理的および機械的特性
ASTM A536、グレード80-55-06
引張強度、最小、psi
80,000
引張強度、最小、MPa
552
降伏強度、最小、psi
55,000
降伏強度、最小、MPa
379
2インチまたは50mmの伸び、最小％
6
密度lb/in3
0.256
密度g/cm3
7.1
融解温度（華氏）
2,100 – 2,190
融解温度（摂氏）
1,150 – 1,200
圧縮強度Ksi
429
圧縮強度MPa
2960
UNS
F33800
ダクタイル鋳鉄の用途
ダクタイル鋳鉄はねずみ鋳鉄よりも強度と延性が優れています。これらの特性により、パイプ、自動車部品、ホイール、ギアボックス、ポンプハウジング、風力発電業界向けの機械フレームなど、さまざまな産業用途で効果的に使用できます。ダクタイル鋳鉄はねずみ鋳鉄のように破壊されないため、ボラードなどの衝撃保護用途にも安全に使用できます。
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ソース
- ASTMインターナショナル。 「ダクタイル鋳鉄の標準仕様」。
- ダクタイルアイアンソサエティ。 「設計エンジニア向けのダクタイル鋳鉄データ」
- ソレルメタル。 「ダクタイル鋳鉄ファミリー。」
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