灰色の鋳鉄 良好な熱伝導率を示します。つまり、熱を比較的よく伝達し、高温システムでの局所的な過熱を防ぐのに役立ちます。ただし、その熱膨張係数は、鋼やアルミニウムなどの材料と比較して高くなります。つまり、温度の変動により拡大して収縮します。熱交換器、蒸気バルブ、高温流体配管などの頻繁な熱サイクリングを受けるシステムでは、この膨張と収縮は熱応力をもたらす可能性があります。これらの応力が正しく管理されていない場合、バルブアクセサリの変形や歪みなどの問題につながる可能性があります。場合によっては、シーリング表面が妥協され、シールの完全性に影響を与え、漏れや運用上の非効率性につながる可能性があります。時間が経つにつれて、この繰り返しの膨張と収縮は、特にバルブ内の熱勾配が不均一な加熱を引き起こす場合、材料を劣化させる可能性があります。
頻繁な熱サイクリングを備えたシステムでの灰色鋳鉄の最も重要な課題の1つは、その脆性であり、材料内のグラファイトフレークが存在するために固有のものです。グラファイトは機械加工と減衰に役立ちますが、特に熱応力の下での亀裂伝播に対する材料の抵抗も弱めます。材料がさまざまな温度の下で拡大して収縮するにつれて熱疲労が発生し、特にバルブボディ、フランジ領域、ジョイントなどの高ストレス領域で、亀裂の開始と伝播につながります。これらのマイクロクラックは、時間の経過とともにより顕著になり、早期に対処しなければ、最終的に壊滅的な故障につながる可能性があります。
設計の変更により、灰色の鋳鉄製バルブアクセサリーに対するサーマルサイクリングの悪影響を大幅に軽減できます。たとえば、厚いセクションと薄いセクションの間の壁の厚さの段階的遷移は、亀裂開始の一般的な原因であるストレス集中を減らすことができます。さらに、均一な壁の厚さを組み込んだ設計は、厚さの急激な変化が加熱および冷却サイクル中に不平等な膨張または収縮につながる可能性があるため、熱歪みを防ぐことができます。さらに、熱処理（たとえば、焼き戻しやアニーリングなど）などの特定の製造技術により、材料の靭性と熱サイクリングに対する耐性を改善することができます。これらの処理は、鋳鉄の微細構造を変化させ、熱の変動によって引き起こされるストレスにより脆く、耐性が高くなります。
繰り返されるサーマルサイクリングは、バルブアクセサリー、特にバルブシートやシーリング表面などの他のコンポーネントと絶えず接触している領域での摩耗や材料の劣化に寄与する可能性があります。灰色の鋳鉄が熱の膨張と収縮を受けると、その表面は、可動部分間の摩擦が繰り返されるため、微視的な亀裂と摩耗を経験できます。これにより、バルブシートのシールの有効性が損なわれたり、スピンドルやボンネットなどのコンポーネントの摩耗率を上げたりして、メンテナンスのニーズが高く、バルブのサービス寿命が削減されます。これらの効果を軽減するために、硬化やコーティング（セラミックコーティング、ニッケルメッキ、エポキシコーティングなど）などの表面処理を適用して、熱サイクリングにさらされた重要な表面の耐摩耗性を高めることができます。
灰色の鋳鉄は、高温や変動する環境にさらされると、特に高温の液体、蒸気、または攻撃的な化学物質を含む用途で、酸化（錆の形成）に対して脆弱になります。繰り返されるサーマルサイクリングは、特にバルブアクセサリが湿った状態または腐食性の状態にさらされている場合、表面の酸化を促進する可能性があります。時間が経つにつれて、これは材料の劣化につながり、その構造的完全性と機能に影響を与えます。高温蒸気または煙道ガスにさらされた灰色の鋳鉄弁は、酸化誘発性の分解を経験する可能性があり、金属の表面層が脆くてフレーク状になり、機械的特性の低下と早期故障につながります。耐食性を高めるために、バルブアクセサリーをクロム、ニッケル、またはセラミックなどの材料でコーティングまたは処理して、サーマルサイクリング条件下で表面を酸化と腐食から保護することができます。
