鋳鉄と錬鉄:主な違いの説明

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エンジニアやデザイナーの中には、「鋳鉄」とは初期の鉄製品を指す、あるいは初期の鉄製品はすべて「鍛錬」されたもの、あるいはその両方が真実であると考える人もいるかもしれません。彼らは間違っているでしょう。

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この記事は 2023 年 1 月 9 日に更新されました。最初は 2016 年 4 月 1 日に公開されました。

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錬鉄と鋳鉄の違いは簡単です。鋳鉄は溶かされ、型に注入され、冷却されます。錬鉄は加熱され、工具を使用して加工されます。 (参考までに、「働いた」という用語の起源は「働いた」という言葉にあります。)

ここでは、鉄の 2 つの一般的な形態について、さらに特徴的な詳細をいくつか示します。

鋳鉄は、2～4%の炭素を含み、少量のシリコン、マンガン、硫黄、リンなどの不純物を含む鉄合金の総称です。これらの合金の中で最も一般的なのはねずみ鉄です。

鋳鉄は、鉄鉱石を製錬するか、銑鉄（鉄鉱石の抽出生成物）を溶解し、それをスクラップ金属や他の合金と混合することによって形成されます。溶融した混合物は型に注がれて冷却され、固化します。これにより、異なる相の複数の材料を含む異種合金が形成されます。各鋳鉄合金の特定の材料と相は、その物理的特性に影響を与えます。

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鋳鉄部品を製造する工場の労働者が溶解ピットの近くに立っています。

鋳鉄は錬鉄や鋼よりも硬く、脆く、展性がありません。曲げたり、伸ばしたり、叩いて形を整えることはできません。引っ張り強度がほとんどないので、曲がったり歪んだりする前に破断してしまいます。良い面としては、圧縮強度が高いため、鋼鉄が利用可能になる前の 20 世紀初頭の建物の建設には非常に重要でした。

鋼と比較して、鋳鉄は融点が低いです。また、流動性が高く、金型材料との反応が少ないため、鋳造に適しています。錬鉄製の部品を鍛造するよりも、部品を鋳造する方が大幅に労力がかかりません。これにより、鋳鉄は 18 世紀から 19 世紀にかけて著名な素材となりました。建築では大部分が鋼鉄に取って代わられていますが、今でも多くの産業用途で使用されています。

錬鉄は主に鉄と、鉄鉱石製錬の副産物であるスラグを 1 ～ 2% 加えたもので、シリコン、硫黄、リン、酸化アルミニウムの混合物です。製造中、鉄は熱から外され、熱いうちにハンマーで加工されて最終的な形になります。

錬鉄は鋳鉄よりも柔らかく、延性に優れています。また、展性が高く、加熱、再加熱、さまざまな形状への加工が可能です。実際、それは働けば働くほど強くなります。

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この錬鉄製のフェンスは、塗装してメンテナンスすれば錆びません。

錬鉄は鋳鉄よりも引張強度がはるかに高いため、建設における水平梁に適しています。一般に、耐疲労性が高く、容量をはるかに超える過負荷がかかったり、高熱にさらされて変形したりしない限り、故障することなく変形します。

鋳鉄と同様に、19 世紀を通じて建物の建設に広く使用されましたが、20 世紀には鋼に置き換えられました。現在、錬鉄は主に装飾目的で使用されています。

鋳鉄および錬鉄製部品の表面が地金であり、湿気の存在下で酸素にさらされると、腐食が影響します。酸化保護膜を形成する銅やアルミニウムなどの金属とは異なり、鉄は時間が経つと錆びて完全に剥がれ落ちます。このため、鋳鉄や錬鉄の部品やアセンブリは、降水量や湿気のある屋外環境では問題が生じます。

鉄製品はサビを防ぐために地金が露出しないように塗装する必要があります。ペイントは地金を保護するために一般的に使用されます。粉体塗装も別の方法で、交通量の多い場所で摩耗しやすい屋外の家具に適しています。パウダー コーティングは耐久性に優れ、長期間使用しても色褪せたり、欠けたり、ひび割れたりすることがありません。

Brad Done は、この記事を書いたとき、カナダのブリティッシュ コロンビア州にある Reliance Foundry Co. Ltd の副社長でした。

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