ダクタイル鋳鉄（球状鋳鉄または球状鋳鉄とも呼ばれる）は、独特の微細構造を持つ鉄合金の一種で、高い強度、柔軟性、耐久性、そして弾力性を備えています。3%以上の炭素を含み、黒鉛片構造のため、曲げたり、ねじったり、変形させたりしても破損しません。ダクタイル鋳鉄の機械的特性は鋼に類似していますが、標準的な鋳鉄よりもはるかに堅牢です。
ダクタイル鋳鉄は、溶融したダクタイル鋳鉄を鋳型に流し込み、冷却・凝固させることで目的の形状に成形されます。この鋳造工程により、優れた耐久性を備えた強固な金属製品が生まれます。
ダクタイル鋳鉄のユニークな点は何ですか?
ダクタイル鋳鉄は、従来の鋳鉄を現代的に改良したものとして1943年に発明されました。鋳鉄では黒鉛が薄片状ですが、ダクタイル鋳鉄では黒鉛が球状であるため、「球状黒鉛」と呼ばれます。この構造により、ダクタイル鋳鉄は曲げや衝撃にも割れることなく耐えることができ、脆く割れやすい従来の鋳鉄よりもはるかに優れた耐久性を備えています。
ダクタイル鋳鉄は主に銑鉄（鉄含有量90%以上の高純度鉄）から製造されます。銑鉄は残留元素や有害元素が少なく、化学組成が安定しており、製造中のスラグ状態を最適化できるため、好まれています。この原料こそが、ダクタイル鋳鉄の鋳造工場がスクラップなどの他の原料よりも銑鉄を好む主な理由です。
ダクタイル鋳鉄の特性
様々なグレードのダクタイル鋳鉄は、鋳造時または追加の熱処理によって黒鉛周囲のマトリックス構造を操作することで製造されます。これらのわずかな組成の変化は、特定の微細組織を実現するために設計されており、それが各グレードのダクタイル鋳鉄の特性を決定します。
ダクタイル鋳鉄は、鋼鉄内部に黒鉛球状体が埋め込まれた鋼鉄と考えることができます。黒鉛球状体を囲む金属マトリックスの特性は、ダクタイル鋳鉄の特性に大きな影響を与えます。一方、黒鉛自体は、その弾性と柔軟性に寄与しています。
ダクタイル鋳鉄にはいくつかの種類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。
- 1. フェライト– 延性と柔軟性に優れた純鉄マトリックスですが、強度は低いです。フェライトは耐摩耗性は低いですが、耐衝撃性が高く、加工しやすいため、ダクタイル鋳鉄グレードの貴重な成分となっています。
- 2. パーライト– フェライトと炭化鉄（Fe3C）の複合体。比較的硬く、適度な延性を持ち、高い強度、優れた耐摩耗性、そして適度な耐衝撃性を備えています。パーライトは切削性にも優れています。
- 3. パーライト/フェライト– パーライトとフェライトの混合組織。これは、商用グレードのダクタイル鋳鉄で最も一般的なマトリックスです。両方の特性を兼ね備え、強度、延性、切削性のバランスに優れています。
各金属の独自の微細構造により、その物理的特性は変化します。
一般的なダクタイル鋳鉄のグレード
ダクタイル鋳鉄にはさまざまな仕様がありますが、鋳造所では通常、次の 3 つの一般的なグレードが提供されています。
ダクタイル鋳鉄の利点
ダクタイル鋳鉄は、設計者と製造業者にいくつかの利点をもたらします。
- • 鋳造や機械加工が容易なので、生産コストを削減できます。
- • 高い強度対重量比を備えているため、耐久性がありながら軽量なコンポーネントを実現できます。
- • ダクタイル鋳鉄は、靭性、コスト効率、信頼性のバランスに優れています。
- • 鋳造性と機械加工性に優れているため、複雑な部品に適しています。
ダクタイル鋳鉄の用途
ダクタイル鋳鉄は、その高い強度と延性により、幅広い産業用途に使用されています。配管、自動車部品、ギア、ポンプハウジング、機械基盤などに広く使用されています。ダクタイル鋳鉄は破損しにくいため、ボラードや衝撃保護などの安全用途に最適です。また、耐久性と柔軟性が不可欠な風力発電産業などの高応力環境でも広く使用されています。
投稿日時: 2024年4月25日
