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鋳鉄の基礎知識|ねずみ鋳鉄・ダクタイル鋳鉄について

鋳鉄の基礎知識|ねずみ鋳鉄・ダクタイル鋳鉄について

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鉄と鋼と鋳鉄の違い

純鉄は柔らかすぎて実用上役に立たないため、炭素など他の元素を加えて強さを増して使用するのですが、鉄と鋼と鋳鉄の違いは含まれるこの炭素濃度だけです。

3つとも元素として鉄(Fe)と炭素(C)でできていることは共通の特徴です。

下図のように炭素量の少ない順に、鉄(純鉄)、鋼、鋳鉄となっています。

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炭素量の違いによって様々な性質に違いが生じます。

最も大きく変わるのは、鉄の強度や硬度などの強さの性質です。

炭素量が増えるほど強さは上がっていきます。ただ、その反面粘り強さ(靭性)が落ちます。

靭性という言葉を日常生活で使うことは少ないですが、急激に力が加わった時の破壊しにくさのことを言います。

日常生活で「もろい」というのは靭性が小さい(脆性が大きい)ことを表しています。

他の鉄鋼材料と鋳鉄の違い

鉄鋼材料は鋳鉄・炭素鋼・合金鋼に大きく分かれます。

炭素量が多いものが鋳鉄で、炭素鋼と合金鋼の違いは鉄と5大元素(C・Si・Mn・S・P)以外の金属が添加されているかで区別します。

この鋳鉄は他の鉄鋼材料とは加工法が大きく異なります。

加工を大きく分けると個体のものを切削やプレスなどの加工をする方法と加熱して溶かした材料を砂や金属の型に流しこむ鋳造や射出成形などの方法があります。

後者の方法は溶かして流し込んで固めるだけですぐに完成し、切り粉も出ず、効率的な方法で、この加工法で用いるのが鋳鉄です。

ねずみ鋳鉄(FC材)とダクタイル鋳鉄(FCD材)

鋳鉄にはその炭素濃度によってねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄の2種類に分かれます。

ねずみ鋳鉄(FCD材)の特徴

鋳造に使う材料として、型が複雑であっても隅々まで流れることや、硬いことが重要です。

そこで、炭素量の多い鋳鉄は凝固点降下(溶ける温度が下がる)が起き、流れがスムーズになります。

また、硬いという特徴もあるので、鋳造に適しているのです。

ねずみ鋳鉄は炭素量が多く、黒鉛が析出して表面がねずみ色なので、その名がついています。

JIS記号は鉄(Fe)を表すFと鋳造(Casting)を表すCを合わせてFC〇〇のようにつけます。

〇〇の部分は引張り強度を表し、例えば引張り強度250N/mm^2のものはFC250です。

特徴として硬く、耐摩耗性にも優れ、加工性が良好で、振動を吸収する性質もありますが、その分脆く、溶接割れも起こしやすく、溶接には向いていません。

ダクタイル鋳鉄(FCD材)

ねずみ鋳鉄よりさらに硬さや耐摩耗性が必要な場合このダクタイル鋳鉄を選定します。

ねずみ鋳鉄の最大の弱点のもろさは析出した黒鉛に応力が集中することに原因があるのですが、ダクタイル鋳鉄は黒鉛(グラファイト)を球状化させることでこのもろさを解決した鋳鉄です。

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