鋳鉄の種類：分類、グレード、用途

鋳鉄は鉄と炭素の合金で、炭素含有量は2.5%から4%の範囲にあり、通常は2.11%を超える。鉄、炭素、珪素などの複数の成分で構成され、マンガン、硫黄、リンなどの不純物も含まれることがありますが、炭素鋼よりも多く含まれています。

鋳鉄の種類は、主に炭素の形態と存在する黒鉛の形態に基づいて分類される。以下に主な鋳鉄の種類を示す：

白い鋳鉄： カーボンはセメンタイト（Fe3C）の形で存在し、破断面は銀白色。脆く、単独で使用されることはほとんどない。白色鋳鉄は可鍛鋳鉄製造の中間製品で、白色鋳鉄の表層を持つチル鋳鉄がロールによく使われる。

灰色の鋳鉄： 炭素の全部または大部分は黒鉛の形で存在し、これは薄片状である。このタイプの鉄は、通常のねずみ鋳鉄（薄片状黒鉛）やバーミキュラー鋳鉄（ミミズ状黒鉛）など、黒鉛の形状によって用途が異なる。

可鍛鋳鉄： 黒鉛は凝集体の形で存在し、ある組成の白鋳鉄を高温で長時間焼鈍することによって得られる。その機械的特性、特に靭性と塑性はねずみ鋳鉄よりも高い。

ダクタイル鋳鉄： 黒鉛は球状で存在し、溶鉄を注ぐ前の球状化処理によって得られる。このタイプの鋳鉄は、ねずみ鋳鉄や可鍛鋳鉄よりも機械的性質が高いだけでなく、製造工程が可鍛鋳鉄よりも単純である。さらに、熱処理によって機械的特性をさらに向上させることができる。

バーミキュラー鋳鉄： グラファイトはワームのような形で存在し、優れた機械的特性と加工特性を持つ。

合金鋳鉄： 鋳鉄の機械的、物理的、化学的特性を改善するために、一定量の合金元素を添加して合金鋳鉄を得ることができる。この種の鋳鉄には、耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れたさまざまな特殊合金鋳鉄があります。

鋳鉄の種類

炭素のさまざまな形態

鋳鉄中の炭素の形態の違いにより、鋳鉄は次のように分けられる：

1.白い鋳鉄

鋳鉄では、炭素は主にセメンタイトとして存在し、フェライトに溶解しているのはわずかである。

その破断面は銀白色に見えるため、白鋳鉄と呼ばれている。

現在、白鋳鉄は主に製鉄の原料として、また可鍛鋳鉄を製造するためのベースとして利用されている。

2.灰色の鋳鉄

鋳鉄では、炭素の大部分またはすべてが薄片状の黒鉛として存在し、その破断面は濃い灰色を呈する。そのため ねずみ鋳鉄.

3. Mオッタリング鋳鉄

鋳鉄では、炭素の一部は黒鉛として存在する。 ねずみ鋳鉄他の部分は遊離セメンタイトとして存在し、白鋳鉄に似ている。

その結果、破断面には黒と白の斑点が現れ、"斑点鋳鉄 "と呼ばれるようになった。

残念なことに、この種の鋳鉄は硬くて脆いため、工業用途にはほとんど使われない。

グラファイトの形状の違いによる

鋳鉄に含まれる黒鉛の形態の違いにより、鋳鉄は次のように分けられる：

1. 灰色の鋳鉄

ねずみ鋳鉄では、炭素は薄片状の黒鉛として存在する。

2. 可鍛鋳鉄

可鍛鋳鉄は次のようにして得られる。 アニール 特定の組成の白鋳鉄を高温で長時間加熱する。その結果、可鍛鋳鉄中のカーボンは凝集した形で存在する。

この種の鋳鉄は、ねずみ鋳鉄に比べて機械的特性、特に靭性と塑性の点で優れているため、"可鍛鋳鉄 "と呼ばれている。

3.ダクタイル鋳鉄

鋳鉄では、炭素は球状の黒鉛の形で存在する。

これは、焙煎前の球状化処理によって達成される。 鋳造工程.

この種の鋳鉄は、ねずみ鋳鉄や可鍛鋳鉄に比べて優れた機械的特性を誇る。さらに、製造工程が可鍛鋳鉄よりも簡単で、熱処理によって機械的特性をさらに向上させることができる。そのため、生産現場での使用はますます広がっている。

鋳鉄の分類と呼称

鋳鉄は、2.1%以上の炭素を含む鉄と炭素の合金である。

鋳造銑鉄（製鉄用銑鉄の成分）を炉で再溶解し、合金鉄、鉄スクラップ、再生鉄などを加えて成分を調整することにより製造される。

鋳鉄と銑鉄の主な違いは、鋳鉄は二次加工工程を経て、その大部分が鋳造されることである。 鋳鉄品.

鉄鋳物 は優れた鋳造特性を持ち、複雑な形状に成形できる。また、切削加工性も良く、耐摩耗性や衝撃吸収性に優れ、安価であることでも知られている。

鋳鉄の指定: （GB5612-85に従って）

鋳鉄のコードはアルファベットの頭文字で構成され、その特徴を示している。

2つの鋳鉄名が同じコード文字の場合、大文字の後に小文字を加えることで区別できる。

さらに分類が必要な同名の鋳鉄については、そのサブクラスの特徴を表す中国語ピンインの最初の文字を末尾に追加する。

鋳鉄の名称、コード、ブランドの説明：

注：等級記号に続く一連の数字は引張強さの値を示す。

2組の数字がある場合、1組目は引張強さの値を表し、2組目は伸びの値を表す。

この2組の数字は「1」で区切られている。

合金エレメント は国際的な要素記号を使って表現される。内容が1%以上の場合は整数で表される。内容が1%未満の場合、通常は表示しない。

C、Si、Mn、S、Pのような一般的な元素は、通常マークされない。元素記号や含有量は、特定の目的を果たす場合にのみマークされる。

各種鋳鉄の使用

白い鋳鉄

白鋳鉄では、炭素はすべて浸透炭素（Fe3C）の形で存在し、その結果、破断面は明るい白色になる。

そのため、白鋳鉄と呼ばれている。

しかし、硬くて脆いFe3Cを多く含むため、白鋳鉄は硬度が高い反面、非常に脆く加工が難しい。

そのため、伸線ダイスやボールミル用鉄球など、衝撃を伴わない耐摩耗性が要求される一部の用途を除き、工業用途に直接使用されることはあまりない。

その代わり、主に製鉄や可鍛鋳鉄の原料として利用されている。

灰色の鋳鉄

鋳鉄では、炭素の大部分またはすべてがシート状のグラファイトとして遊離状態で存在し、その結果、破面は灰色となる。

ねずみ鋳鉄は鋳造性に優れ、機械加工が容易で、耐摩耗性に優れ、溶解・バッチ工程が簡単で、コストが安いため、複雑な構造の鋳物や耐摩耗部品の製造に広く使用されている。

ねずみ鋳鉄はそのマトリックス構造から、フェライト系ねずみ鋳鉄、パーライト・フェライト系ねずみ鋳鉄、パーライト系ねずみ鋳鉄に分けられる。

薄片状の黒鉛が存在するため、ねずみ鋳鉄は密度、強度、硬度が低く、塑性と靭性はゼロである。

この黒鉛の存在は、鋼の素地に小さな切り欠きが多数存在するのと同様で、耐力面積を減少させ、亀裂の数を増加させ、その結果、ねずみ鋳鉄の強度が低く、靭性が悪くなり、加圧加工に適さなくなる。

その特性を向上させるため、フェロシリコンやケイ酸カルシウムなどの特定の接種剤を鋳造前の溶鉄に加え、パーライト・マトリックスを微細化する。

Mアレラブル鉄

可鍛鋳鉄は、炭素とシリコンの含有量が少ない鉄と炭素の合金から鋳造される白鋳鉄をベースとして作られる。長期間の高温 アニールその結果、セメンタイトは凝集性黒鉛のクラスターに分解し、一種の黒鉛化白鋳鉄となる。

可鍛鋳鉄は、熱処理後のミクロ組織に基づいて、黒芯可鍛鋳鉄と真珠光沢可鍛鋳鉄の2種類に分けることができる。黒芯可鍛鋳鉄の組織は、主にフェライト(F)ベースに凝集性黒鉛を含むものであり、パーライト可鍛鋳鉄の組織は、主にパーライト(P)マトリックスに凝集性黒鉛を含むものである。

第3のタイプは白中子可鍛鋳鉄で、断面の大きさによって組織が異なる。小断面の場合、マトリックスはフェライトで、大断面の場合、表面部分はフェライトで、中心部はパーライトと焼鈍炭素である。

接種鋳鉄は、接種処理後に黒鉛が微細になり、均一に分散した状態で製造される。

ダクタイル鋳鉄

溶けた鉄（ノジュラー銑）を流し込む前に、一般的にフェロシリコンやマグネシウムで作られる球状化剤を加えて、鋳鉄中の黒鉛を球状化させる。球状化剤の添加は、引張強度を大幅に向上させる、 降伏強度これは、鋳鉄マトリックス中の炭素(グラファイト)が球状に存在し、マトリックスに対する分割効果を向上させているためである。これは、鋳鉄マトリックス中の炭素（グラファイト）が球状で存在し、マトリックスに対する分割効果を向上させているためである。

ノジュラー鋳鉄には、耐摩耗性、衝撃吸収性、良好な加工性能、低コストなど、いくつかの利点がある。これらの利点により、可鍛鋳鉄に代わって広く使用されているほか、クランクシャフト、コネクティングロッド、ロール、自動車のリアアクスルなど、一部の鋳鋼部品や鍛鋼部品にも使用されている。

合金元素はどのようにして鋳鉄の性能を高めるのですか？

合金鋳鉄に含まれる一般的な合金元素には、ケイ素、マンガン、リン、ニッケル、クロム、モリブデン、銅、アルミニウム、ホウ素、バナジウム、チタン、アンチモン、スズなどがある。これらの元素は、様々なメカニズムを通じて鋳鉄の性能を向上させます：

• シリコン（Si）： 有益な元素として黒鉛化を促進し、鋳物の機械的特性と耐摩耗性を向上させる。
• マンガン（Mn）： 結晶粒構造を微細化し、機械的特性を向上させる。
• リン（P）と硫黄（S）： 一般的には不純物とみなされるが、特定の条件下では加工性を向上させることができる。
• ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、バナジウム（V）、チタン（Ti）、アンチモン（Sb）、スズ（Sn）などの合金元素： これらの元素の添加は、鋳鉄の強度、硬度、耐摩耗性、耐酸化性、耐食性を著しく向上させる。

さらに、合金元素の含有は鋳鉄の内部構造を変化させ、新たな相変化をもたらし、熱可塑性、冷間変形性、機械加工性、焼入れ性、溶接性などの加工性能を向上させる。例えば、ケイ素と炭素は共に黒鉛化を促進し、鋳物のコンパクト性と靭性を向上させ、白口の傾向を抑え、オーステナイトを安定させ、黒鉛とパーライトを微細化する。

鋳鉄の機械的特性、耐摩耗性、耐酸化性、耐食性を向上させることで、合金元素は合金鋳鉄の全体的な性能を高めます。

鋳鉄における白色鋳鉄の詳細な用途と性能特性は？

白色鋳鉄は、破断面が銀白色であることから名付けられた鋳鉄で、晶析過程で黒鉛を析出しないタイプである。この種の鋳鉄は、組織中に遊離セメンタイトを多く含むため、硬度が高い（一般にHB500以上）が、非常に脆い。白鋳鉄は、その高い硬度と耐摩耗性、および低コストのため、多くの構造部品には脆すぎると考えられているが、耐摩耗性の用途には有効な選択肢である。

白鋳鉄の主な用途分野は、農業用工具、研削ボール、石炭ミル部品、ショットブラスト機ブレード、スラリーポンプ部品、鋳物砂管、冷間硬質圧延ロールの外層などの耐摩耗部品である。また、製鋼原料や可鍛鋳鉄製造用ブランクとしても使用される。具体的には、マンガン・タングステン白鋳鉄とタングステン・クロム白鋳鉄は、それぞれ機械加工を必要とする部品や大きな衝撃荷重、低応力研磨摩耗、高応力研削研磨摩耗を伴う条件に使用される。

性能特性という点では、白鋳鉄は硬くて脆く、機械加工が容易ではなく、鋳造部品に直接使用されることはほとんどない。炭素はすべてセメンタイト（Fe3C）の形で存在するため、ねずみ鋳鉄や可鍛鋳鉄よりも機械的性質が高く、製造工程も比較的単純である。しかし、脆いため、白鋳鉄は冷間加工や熱間加工に耐えられず、鋳造状態でしか直接使用できない。

高い硬度と耐摩耗性を持つ白鋳鉄は、特定の用途で重要な役割を果たすが、脆いため、より広い範囲での用途は制限される。

ねずみ鋳鉄と可鍛鋳鉄の機械的性質の具体的な違いは何ですか？

ねずみ鋳鉄と可鍛鋳鉄の機械的性質の具体的な違いは、主に以下の点に反映される：

黒鉛の形態：ねずみ鋳鉄の黒鉛は薄片状であるのに対し、可鍛鋳鉄の黒鉛はワーム状である。この黒鉛形態の違いが、機械的特性の違いにつながっている。薄片状黒鉛はねずみ鋳鉄にある程度の脆さを与えるが、ワーム状黒鉛は材料の靭性向上に役立つ。

機械的特性：黒鉛形態の違いにより、可鍛鋳鉄の機械的特性は通常、ねずみ鋳鉄より優れている。可鍛鋳鉄の機械的特性は、延性鋳鉄とねずみ鋳鉄の中間に位置し、ねずみ鋳鉄よりは強いが、延性鋳鉄ほど強くない。

鋳造性能：可鍛鋳鉄の鋳造性能は、ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄の中間である。このことは、可鍛鋳鉄が鋳造プロセスにおいて優れた適応性と柔軟性を持ち、さまざまな応用場面の要求を満たすことができることを示している。

化学組成に敏感：ねずみ鋳鉄に比べ、可鍛鋳鉄は、炭素と珪素の含有量が 低共晶から共晶に変化しても、機械的特性への影 響が小さい。このことは、可鍛鋳鉄は、その化学組成を調整し て性能を最適化する際の柔軟性が高いことを意 味している。

熱処理能力：可鍛鋳鉄は、等温焼入れを含む様々な熱処理を受けることができ、熱処理によって機械的特性をさらに向上させる可能性がある。

焼鈍工程が可鍛鋳鉄の機械的特性に与える影響は、どのように定量化されるのですか？

焼鈍工程が可鍛鋳鉄の機械的特性に及ぼす影響は、以下の方法で定量化できる：

強度と塑性の向上黒鉛化焼きなまし処理により、可鍛鋳鉄はより高い強度、塑性、衝撃靭性を達成することができ、炭素鋼をある程度代替することができます。ねずみ鋳鉄に比べ、可鍛鋳鉄は強度と塑性、特に低温での衝撃性能が優れている。

耐摩耗性と振動減衰性の向上：可鍛鋳鉄の耐摩耗性と振動減衰性は、その特殊な微細構造と化学組成の結果、通常の炭素鋼を凌ぐ。焼きなまし工程での最適化により、これらの特性をさらに高めることができます。

生産サイクルの短縮とエネルギー消費の削減：炭素やシリコンの含有量を調整したり、ビスマス、ホウ素、アルミニウムなどの元素を添加して改質処理を行うなど、焼鈍プロセスを改善することで、焼鈍サイクルを短縮できるだけでなく、機械的性能を犠牲にすることなく製品の認定率を高めることができる。さらに、急速焼鈍プロセスに関する研究から、焼鈍条件を最適化することで、エネルギー消費と環境汚染を効果的に削減できることが示されている。

黒鉛化度の増加：焼きなまし工程では、白鋳鉄の共晶セメンタイトが黒鉛化し、可鍛鋳鉄の靭性と塑性を高めるために重要なプロセスとなる。黒鉛化焼鈍プロセスを最適化することで、鋳物の機械的特性を向上させることができる。

破壊靭性の上昇：予熱処理プロセスとその微細構造は、可鍛鋳鉄の破壊靭性に大きな影響を与える。焼鈍時間およびその他の関連するプロセスパラメータを最適化することにより、可鍛鋳鉄の破壊靭性を効果的に向上させることができ、これは耐用年数と信頼性を向上させる上で極めて重要である。

ダクタイル鋳鉄の球状化処理工程と、機械的特性の向上におけるその具体的な役割とは？

ダクタイル鋳鉄の球状化処理工程には、主に球状化処理と接種処理が含まれ、これにより球状黒鉛が得られる。この処理方法は、黒鉛のマトリックスに対する破壊効果を効果的に減少させ、鋳鉄の塑性、靭性、強度などの機械的特性を著しく向上させる。具体的には、球状化処理により、黒鉛が鋳鉄内で球状に存在するようになる。この構造は、従来の薄片状黒鉛や凝集黒鉛と比較して、材料内の応力集中を緩和し、全体的な性能を向上させるのに適している。

球状化処理の具体的な役割は、鋳鉄の微細構造を改善し、黒鉛をより均一に分布させ、使用中の応力集中による亀裂や破壊のリスクを低減することにあります。さらに、球状黒鉛の存在は、鋳鉄の耐摩耗性と振動減衰性を向上させるため、高荷重や複雑な応力条件に耐える必要がある用途では特に重要です。例えば、動力機械のクランクシャフトのような部品では、優れた総合特性によりダクタイル鋳鉄が広く使用されています。

ダクタイル鋳鉄の球状化処理工程は、黒鉛の形態を変化させることにより、鋳鉄の塑性、靭性、強度を向上させるだけでなく、耐摩耗性、振動減衰性を改善し、機械的性能をある程度向上させることができる。これらの改良により、ダクタイル鋳鉄は高強度、良好な靭性、塑性を持つ材料となっている。その総合性能は鋼に近く、複雑な応力、高強度、良好な靭性を必要とする様々なエンジニアリング用途に適している。