ダクタイル鋳鉄

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ダクタイル鋳鉄(ダクタイルちゅうてつ、Ductile Iron または Ductile Cast Iron)とは、組織中のグラファイト黒鉛)の形を球状にして強度や延性を改良した鋳鉄である。「ダクタイル」とは「強靭な」という意味の形容詞である。また、その特徴的な黒鉛の形状から球状黒鉛鋳鉄ノデュラー鋳鉄とも呼ばれる。

概要[編集]

「鉄鋼:Iron and Steel」は炭素含有率で、鋳鉄などの「:Iron」と「(はがね):Steel」とに分けられる。鋳鉄(Cast Iron)は炭素含有率が高いので、鋼より溶融温度が低く鋳造しやすい。また、鋳鉄中の炭素は固まるとき膨張して、全体の体積の縮みを補う。銑鉄鋳物の歴史が紀元前まで遡るのは、これらの特性故である。ところで通常、鋳鉄が固まるとき、炭素は結晶化して裂け目状もしくはサツマイモ状のグラファイト(Graphite:石墨・黒鉛)となる。つまり、析出したグラファイトに応力が集中しやすく脆いことが、銑鉄鋳物の最大の弱点であった。

このためかつて強靭性が求められる製品には、白鋳鉄に焼鈍(しょうどん)を行いグラファイト組織を塊状に散在させることで強靭化する「黒心可鍛鋳鉄:鉄鋼記号 FCMB(Ferrum Casting Malleable Black)」が採用されることが多かった。但し黒心可鍛鋳鉄は、鋳造後に長時間の焼鈍工程を通る為、コストが割高となり、さらに肉厚製品には不適である。

1948年、H.Morrogh、W.J.Williamらが、接種法(鋳造する直前に非鉄元素を添加)により、溶湯にCe(セリウム)を加えて析出するグラファイトを球状化させることに成功した。これによりグラファイトへの応力集中の度合いは最小化し、銑鉄鋳物の脆弱性を克服することができた。なお翌年には、Ceより安価なMg(マグネシウム)を添加する製造方法がA.P.Gagnebin、K.D.Millisらにより発表された。これが「ダクタイル鋳鉄:鉄鋼記号 FCD(Ferrum Casting Ductile)」である。なぜ、黒鉛が球状化するのか定説はないが、ある程度の脱酸によって発生の核を与えるものと考えられる。

低コストなダクタイル鋳鉄の登場で、強靭性が求められる製品の多くが、黒心可鍛鋳鉄から置換された。

ダクタイル鋳鉄は鋳放しのままでも鋼に近い強靭性がある反面、ねずみ鋳鉄(普通鋳鉄)の長所である、振動を吸収する能力(減衰能)が著しく低下する。そのため、現代の銑鉄鋳物では、ねずみ鋳鉄(普通鋳鉄)とダクタイル鋳鉄が主流である。ダクタイル鋳鉄は、引張り強さ・伸びなどが優れ、ねずみ鋳鉄(普通鋳鉄)よりも数倍の強度を持ち、粘り強さ(靭性)が優れていることから、強度の必要な自動車部品、水道管(ダクタイル鋳鉄管)[1]などに数多く採用されている。

出典[編集]

  1. ^ 高機能ダクタイル鉄管を推奨します(日本ダクタイル鉄管協会(JDPA)ホームページ)

関連項目[編集]