ダクタイル鋳鉄と従来の鋳鉄: 知っておくべきこと

産業用途で使用される材料に関しては、次の 2 種類の鋳鉄がよく比較されます。 ダクタイル鋳鉄 そして 伝統的な鋳鉄 。どちらの材料も何世紀にもわたって使用されてきましたが、それぞれに独自の特性、利点、制限があります。これら 2 種類の鋳鉄の違いを理解することは、エンジニア、製造業者、および製品設計や材料の選択に携わるすべての人にとって非常に重要です。

ダクタイル鋳鉄とは何ですか?

ダクタイル鋳鉄、別名 球状鋳鉄 または 球状黒鉛鉄 は、従来の鋳鉄と比較して強度、柔軟性、靭性が向上しているのが特徴の鋳鉄の一種です。この材料の名前は、グラファイトがその構造に存在する方法に由来しています。従来の鋳鉄では、グラファイトはフレーク状のパターンで形成されますが、ダクタイル鋳鉄では、グラファイトは球状または球状の形状で存在します。この変化は、製造プロセス中にマグネシウムなどの合金元素を少量添加することによって実現されます。

結果として得られるダクタイル鋳鉄の微細構造は、それに顕著な特性を与え、強度と耐久性の両方が重要な用途に適しています。

伝統的な鋳鉄とは何ですか?

伝統的な鋳鉄、よく呼ばれます ねずみ鋳鉄 、最も古く、最も広く使用されている種類の鋳鉄の 1 つです。ねずみ鋳鉄では、グラファイトはフレークの形をしており、これにより材料に特徴的な灰色の外観が与えられます。ねずみ鋳鉄は、優れた鋳造性、優れた耐摩耗性、振動減衰特性で知られていますが、脆くて引張強度が限られているため、靭性と柔軟性が必要な特定の用途にはあまり適していません。

ダクタイル鋳鉄と従来の鋳鉄の主な違い

グラファイト構造

ダクタイル鋳鉄と従来の鋳鉄の最も基本的な違いの 1 つは、材料内の黒鉛の構造です。

• ダクタイル鋳鉄: グラファイトは球状の塊として存在し、材料の強度と延性を高めます。この構造により、衝撃吸収性が向上し、応力下での亀裂に対する耐性が向上します。
• 従来の鋳鉄 (ねずみ鋳鉄): グラファイトはフレークの形で存在し、応力集中剤として機能する可能性があり、張力や衝撃を受けると材料に亀裂や脆性破壊が発生しやすくなります。

機械的性質

ダクタイル鋳鉄の機械的特性は、従来の鋳鉄の機械的特性よりも大幅に優れています。ダクタイル鋳鉄は、 より高い引張強度 そして 延性 つまり、破損する前に、より大きな力や変形に耐えることができます。

• ダクタイル鋳鉄: 通常、次の範囲の引張強度があります。 60,000 ～ 120,000 psi (ポンド/平方インチ)、自動車部品、重機、インフラプロジェクトなどの要求の厳しいアプリケーションに非常に適しています。
• 従来の鋳鉄: ねずみ鋳鉄の引張強さは通常、約 20,000 ～ 60,000 psi そのため、亀裂や摩耗への耐性が重要な高応力用途にはあまり適していません。

耐衝撃性と靭性

球状黒鉛構造により、ダクタイル鋳鉄はより優れた性能を発揮します。 耐衝撃性 そして 靭性 従来の鋳鉄よりも。球状グラファイトは衝撃力を分散するのに役立ち、高負荷時の破損や破損のリスクを軽減します。

• ダクタイル鋳鉄: エンジンブロック、頑丈なパイプ、機械部品など、高い機械的ストレスがかかる用途に最適です。靭性が向上することで、困難な条件下でも亀裂が発生しにくくなります。
• 従来の鋳鉄: 一方、従来のねずみ鋳鉄は脆い性質があるため、突然の衝撃を受けると破損したり亀裂が入ったりする可能性が高くなります。

機械加工性と鋳造性

ダクタイル鋳鉄と従来の鋳鉄は両方とも優れた点を共有しています キャスタビリティ つまり、どちらも複雑な形状に成形するのが簡単です。ただし、ダクタイル鋳鉄は強度が高いため、機械加工が若干難しくなる傾向があります。これにより、加工時間が長くなり、工具の摩耗が増加する可能性がありますが、強度と耐久性の点でダクタイル鋳鉄の利点がこれらの欠点を上回ることがよくあります。

• ダクタイル鋳鉄: 一般に機械加工はより困難ですが、最新の機械加工技術により扱いやすくなりました。この材料は、正確な形状と寸法が必要な高応力用途に最適です。
• 従来の鋳鉄: ねずみ鋳鉄はダクタイル鋳鉄に比べて機械加工が容易であるため、ダクタイル鋳鉄のような極端な強度や靭性を必要としない部品に人気があります。

耐摩耗性

どちらの材料も優れた耐摩耗性で知られているため、鋳鉄は幅広い産業用途で使用されています。ただし、ダクタイル鋳鉄は、その構造がより強く、より強靱であるため、一般に優れた耐摩耗性を備えています。

• ダクタイル鋳鉄: 摩擦力が懸念されるギア、ポンプ、その他の可動部品などの用途において、より高いレベルの磨耗に耐えることができます。
• 従来の鋳鉄: ねずみ鋳鉄は優れた耐摩耗性もありますが、高応力、高衝撃の環境ではより早く摩耗する可能性があります。

耐食性

ダクタイル鋳鉄と従来の鋳鉄はどちらも、湿気やその他の過酷な環境条件にさらされると腐食しやすくなります。ただし、ダクタイル鋳鉄の耐食性は、クロム、ニッケル、モリブデンなどの合金元素を添加することで強化でき、特定の屋外および海洋用途により適したものになります。

• ダクタイル鋳鉄: ダクタイル鋳鉄は、特定の元素と合金化すると耐食性が高く、化学工場、下水システム、海洋環境などの環境に最適です。
• 従来の鋳鉄: ねずみ鋳鉄は、特に屋外環境では腐食を受けやすくなります。ただし、コストが低いため、腐食がそれほど心配されない用途には実用的な選択肢となります。

コスト

ダクタイル鋳鉄に対する従来の鋳鉄の大きな利点の 1 つは、コストが低いことです。ねずみ鋳鉄は、主に製造プロセスが単純であり、ダクタイル鋳鉄の製造に必要な追加の合金元素が存在しないため、製造コストが低くなります。

• ダクタイル鋳鉄: 追加の合金元素とより複雑な製造プロセスにより、ダクタイル鋳鉄は従来の鋳鉄よりも高価になる傾向があります。
• 従来の鋳鉄: ねずみ鋳鉄は、極端な強度や靭性が必要とされない多くの用途にとって、コスト効率の高いソリューションです。

ダクタイル鋳鉄の用途

ダクタイル鋳鉄は、強度、靱性、耐摩耗性が重要となるさまざまな産業や用途で使用されています。ダクタイル鋳鉄の一般的な用途には次のようなものがあります。

• 自動車産業: エンジンブロック、クランクシャフト、ブレーキ部品。
• 構造: マンホールの蓋、水道管、継手など。
• 重機: 鉱山および建設機械のコンポーネント。
• パイプとバルブ: ダクタイル鋳鉄は圧力に強く、摩耗に強いため、上下水道管によく使用されています。

従来の鋳鉄の応用

多くの高性能用途において、従来の鋳鉄は主にダクタイル鋳鉄に取って代わられていますが、特に高い耐衝撃性や引張強度を必要としない産業では依然として幅広い用途に使用されています。従来の鋳鉄の一般的な用途には次のようなものがあります。

• 調理器具: フライパン、ダッチオーブン、スキレット。
• インフラストラクチャ: マンホールの蓋、建築物の鋳物。
• 機械部品: 極度のストレスにさらされないベースプレート、機械ベッド、フレーム。