金属概論:鉄および鋼

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  【鋳鉄】

 鋳鉄(cast Iron)は,炭素(C)を2%以上含む鉄製品である。金属学的には,鉄に炭素およびケイ素(Si)を含む三元系の合金となる。一般的には鉄を使った鋳物製品やそこに用いられている材料を鋳鉄という。
 鋳鉄は,炭素含有率が高いので,鋼より溶融温度が低く,鋳造しやすいという特徴がある。また,鋳鉄中の炭素は固まるときに膨張するため,全体として,製品の体積収縮を補うことができることも特徴として挙げられる。
 通常,鋳鉄が固まるときに炭素が結晶化し,裂け目状,又はサツマイモ状のグラファイト(graphite:石墨・黒鉛)となる。このため,応力がグラファイトに集中しやすくなり,脆いことが最大の弱点といわれている。この欠点を補うために開発されたものに,次に解説する球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル鋳鉄)がある。
 通常の鋳鉄は,炭素の状態によって“ねずみ鋳鉄(gray cast iron)”,“白鋳鉄(white cast iron)”,“まだら鋳鉄”の3つに分けられる。
 ねずみ鋳鉄は,炭素が片状のグラファイトで存在する破断面がねずみ色の鋳鉄で,振動を吸収する能力(減衰能)に優れている。
 白鋳鉄は,鉄と炭素の化合物であるセメンタイト(Fe3C;cementite)が析出し,破断面が白い鋳鉄である。まだら鋳鉄は,ねずみ鋳鉄と白鋳鉄の混合型をいう。


鋳鉄品関連のJIS規格例
 規格番号  規格名称
  JIS G 5101    炭素鋼鋳鋼品 
  JIS G 5102    溶接構造用鋳鋼品 
  JIS G 5111   構造用高張力炭素鋼及び低合金鋼鋳鋼品 
  JIS G 5121    ステンレス鋼鋳鋼品 
  JIS G 5122    耐熱鋼及び耐熱合金鋳造品 
  JIS G 5131    高マンガン鋼鋳鋼品 
  JIS G 5151    高温高圧用鋳鋼品 
  JIS G 5152    低温高圧用鋳鋼品 
  JIS G 5201    溶接構造用遠心力鋳鋼管 
  JIS G 5202    高温高圧用遠心力鋳鋼管 
  JIS G 5501    ねずみ鋳鉄品 
  JIS G 5502    球状黒鉛鋳鉄品 
  JIS G 5503    オーステンパ球状黒鉛鋳鉄品 
  JIS G 5504    低温用厚肉フェライト球状黒鉛鋳鉄品 
  JIS G 5510    オーステナイト鋳鉄品 
  JIS G 5511    鉄系低熱膨張鋳造品 
  JIS G 5525    排水用鋳鉄管 
  JIS G 5526    ダクタイル鋳鉄管 
  JIS G 5527    ダクタイル鋳鉄異形管 
  JIS G 5528    ダクタイル鋳鉄管内面エポキシ樹脂粉体塗装 
  JIS G 5705    可鍛鋳鉄品 

【参考資料】
 1)谷野満,鈴木茂「鉄鋼材料の科学―鉄に凝縮されたテクノロジー」内田老鶴圃(2006)
 2) 大澤直 『金属のおはなし』 日本規格協会,2008年
 3) 齋藤勝裕 『金属のふしぎ』 ソフトバンククリエイティブ,2009年

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