鋳鉄：特性・7分類・用途を徹底解説

この記事では、C 2～4 %含有の鋳鉄について、C存在形態（セメンタイト・遊離グラファイト）による白銑・灰銑・斑銑の違い、7大分類（灰鋳鉄・白鋳鉄・可鍛鋳鉄・ダクタイル鋳鉄・チルド鋳鉄・合金鋳鉄・ミーハナイト鋳鉄）の特性・組織・用途、製造プロセスまで体系的に解説します。

鋳鉄とは

高炉で鉄鉱石還元し得られる銑鉄ベース。C 2～4 %、Si・Mn変動、S・P等不純物微量含有。C存在形態で大別：
①化合物セメンタイト（Fe₃C）＝結合炭素 → 白鋳鉄
②遊離グラファイト＝遊離炭素 → 灰鋳鉄
中間の斑鋳鉄（モットルドアイアン）は白地に灰色斑。最終ミルロール等に採用（高耐摩耗・高熱伝導・高弾性率）。品質は総C量だけでなくC存在状態で決まる。

7大鋳鉄分類と特性

1. 灰鋳鉄（グレーアイアン）
   徐冷凝固でグラファイト片状析出。C多・他元素少。灰色結晶粒状、強光でグラファイト反射光沢。切削・機械加工で手が黒ずむ。脆性大、引張≪圧縮（引張120～300 MPa、圧縮600～750 MPa、せん断150～225 MPa、硬度150～240 HB）。メリット：安価、低融点（1150～1200 ℃）・流動性良、切削容易、グラファイトが固体潤滑剤役で摺動面に最適。複雑形状鋳物に広く採用。
2. 白鋳鉄（ホワイトアイアン）
   C全量セメンタイト。Mn多・Si極少・急冷で生成。Mnが炭化物生成促進。極硬（400～600 HB）・脆、断面銀白色光沢。切削困難・機械加工性劣悪で用途限定。錬鉄製造中間材・可鍛鋳鉄素材・耐摩耗部品（ライナー等）に使用。灰鋳鉄より耐食性高。
3. 可鍛鋳鉄（マレーブルアイアン）
   普通鋳鉄は硬脆で薄肉・衝撃部品不向き。「可鍛」名は灰鋳鉄比の靭性向上由来。白鋳鉄素材を白心法・黒心法（破面色由来）でグラファイト球状化・微細化。靭性・延性向上、機械加工性良。自動車・農機・配管継手・金具等薄肉複雑部品に多用。
4. ダクタイル鋳鉄（ノジュラーグラファイト鋳鉄・球状黒鉛鋳鉄）
   Mg・Ce・Ca・Bi・Zn・Cd・Ti・B等添加でグラファイト球状（ノジュール）析出。フェロシリコン接種剤併用。可鍛より厚肉鋳造可。高流動性・高強度（引張≒330 MPa）と延性両立。密度・気密性要求部品（油圧シリンダ・バルブ・配管・ディーゼルシリンダヘッド・圧延ロール・遠心鋳造部品）に最適。
5. チルド鋳鉄（チルドアイアン）
   急冷（チル）で表面白鋳鉄化。砂型接触で自然チル（1～2 mm）、金属チル（チル金属）で意図的深層硬化。部分硬化・芯部靭性両立。摺動面・耐摩耗部位のみ白鋳鉄化したい場合に採用。
6. 合金鋳鉄
   Ni・Cr・Mo・Ti・Si・Cu等添加で特性付与。Ni 1～2 %で機械的性質・組織均一性・切削性向上。Ni 25 %で耐摩耗寿命大幅延伸。Cr 10～30 %+C 1～3 %で高温強度・耐熱性。Ni 10 %+Mn 6 %で非磁性（ノーマグ特許鋼）。苛性ソーダ耐食用Ni鋳鉄（苛性ポット・配管）等特殊環境対応。
7. ミーハナイト鋳鉄
   カルシウムシリサイド処理で微細グラファイト制御、溶解・鋳造全工程厳格管理の商標鋳鉄。Si低・C 2.5～3.0 %（通常なら白鋳鉄）をグラファイト化制御で高強度・靭性・延性・切削性実現。普通鋳鉄と鋼のギャップ埋める。5大系：一般機械・耐熱・耐摩耗・耐食・ダクタイルS型。26種以上ラインナップ。鋳物重量500～6000 kg、HB200～210、緻密組織。熱処理応答性あり（全体・表面焼入れ・靭化処理可）、工作機械ベッド等高精度鋳物に採用。

鋳鉄製造プロセス

銑鉄（高炉副産物）をキュポラ（特殊高炉）または現代では誘導電気炉・アーク電気炉で溶解。P・S酸化除去（同時にCも酸化→再カーバライズ）、C・Si調整（2～3.5 %、1～3 %）、必要合金元素添加、保持炉・レードル経由で鋳型注湯。

以上、鋳鉄の全分類・特性・用途・製造をカバーしました。材料選定・鋳造設計・品質管理にご活用ください。ご質問はコメント欄へ。