ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄は、産業分野で最も広く使用されている2種類の鋳鉄であり、両者の実用上の違いは、グラファイトの形状という1つの特徴に集約されます。 ねずみ鋳鉄はフレーク状の黒鉛を形成して凝固するのに対し、ダクタイル鋳鉄は球状黒鉛を形成します。この一点の違いが、強度、靭性、減衰性、被削性、およびコストに大きな影響を与えるため、鋳鉄の選定にあたっては、名称ではなく黒鉛の形状から検討を始めるべきです。
これら2つの金属はいずれも、炭素を約2～4パーセント含み、さらに微量のケイ素、マンガン、その他の元素を含む鉄・炭素合金です。鋳造性が良く、複雑な鋳型にも充填しやすく、鍛造や棒材からの機械加工ではなく、溶解、合金化、鋳造によって製造されます。 以下では、微細構造、機械的特性、用途、および選定の観点から、これら2つの金属群を比較する。
ねずみ鋳鉄とは何か？
ねずみ鋳鉄には、フレーク状の黒鉛が含まれています。鋳物が破損すると、破断面はこれらのフレークに沿って生じ、その断面は灰色に見えることから、この名前が付けられました。これらのフレークは グレーアイアン 加工が容易：これらは切りくず破砕剤として機能し、切削中に乾式潤滑剤としての役割を果たします。また、ねずみ鋳鉄は鋼に比べて振動を約20～25倍も効果的に吸収する特性があり、工作機械メーカーは1世紀以上にわたりこの特性に依存してきました。
このフレーク構造には代償が伴います。ねずみ鋳鉄は、測定可能な延性や降伏強度がほとんどないため、衝撃荷重や曲げ応力が激しい場所での使用は避けるべきです。この鋳鉄は、エンジンブロック、機械のベース、ブレーキドラム、ギアハウジング、配管継手など、一定の圧縮荷重を受け、振動抑制や良好な被削性が求められる部品に適しています。
ダクタイル鋳鉄とは何か？
ダクタイル鋳鉄（ノジュラー鋳鉄とも呼ばれる）は、溶融鋳鉄にマグネシウムを添加することで、黒鉛が片状ではなく球状に凝固するようにして製造される。この球状の黒鉛構造により、片状黒鉛に見られる亀裂のような応力集中が解消され、 ダクタイル鋳鉄 ねずみ鋳鉄にはない、測定可能な降伏強度、伸び、および衝撃靭性を備えている。ダクタイル鋳鉄は1948年に開発され、曲げ荷重、圧力、または衝撃を受ける部品において、標準的な選択肢となっている。
代表的な用途としては、クランクシャフト、ギア、ポンプ本体、バルブ本体、配管および継手、サスペンション部品、そして重量のあるハウジングなどが挙げられます。ねずみ鋳鉄ほど切削性が良くなく、振動吸収性も劣りますが、同じ断面サイズであれば、より強度が高く、はるかに靭性に優れています。
ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄：主な違い
これらの違いは、黒鉛の形状に起因しています。ねずみ鋳鉄には片状黒鉛が含まれ、ダクタイル鋳鉄には球状黒鉛が含まれています。片状黒鉛は内部にノッチを形成し、強度や延性を低下させる一方で、減衰性や被削性を向上させます。一方、球状黒鉛は応力をより均一に分散させるため、強度、延性、および耐衝撃性を高めます。
また、各グレードも異なる規格に基づいています。ねずみ鋳鉄はASTM A48に基づいて規定されており、25や40といったクラス番号は、ksi単位での引張強度を示しています。 ダクタイル鋳鉄はASTM A536に基づいて規定されており、60-40-18や120-90-02といった記号は、それぞれ引張強度、降伏強度、伸びをその順に表しています。 コストについても同様の傾向が見られます。ねずみ鋳鉄は鋳造や機械加工のコストが安いのに対し、ダクタイル鋳鉄はコストは高くなりますが、用途に応じて必要な強度、靭性、耐疲労性を確保できます。材料の分類を挙げるよりも、グレードと規格名を特定することの方が重要であり、その全範囲は 鋳鉄のグレード 図面が確定する前に、一度確認しておく価値があります。
機械的特性の比較
この表は、公表されている比較データから得られた代表的な値をまとめたものです。正確な数値は、グレード、断面厚さ、および熱処理によって異なります。
| プロパティ | グレー・アイアン | ダクタイル鋳鉄 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 20～40 ksi（クラス25～40、ASTM A48） | 60～120 ksi（60-40-18～120-90-02、ASTM A536） |
| 降伏点 | 引張状態では測定できない | 40～90 ksi |
| 伸び | 1％未満 | 最大18パーセント（60-40-18） |
| 衝撃靭性 | 低い | 高い |
| 振動の減衰 | 素晴らしい、スチールの約20～25倍 | グッド |
| 加工性 | 素晴らしい | グッド |
| 熱伝導率 | より高い | より低い |
| 1回のキャスティングあたりのコスト | より低い | より高い |
要するに、ねずみ鋳鉄は減衰性、加工性、コストの面で優れており、ダクタイル鋳鉄は強度、靭性、耐疲労性の面で優れています。どのグレードが適しているかは、その用途においてどの特性が重視されるかによって決まります。
ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄の代表的な用途
グレードは名称ではなく、負荷に応じて選定してください。ねずみ鋳鉄は、持続的な圧縮、振動、および機械加工コストに対応し、ダクタイル鋳鉄は、衝撃、曲げ、圧力、および疲労に対応します。
ねずみ鋳鉄の代表的な用途
ねずみ鋳鉄は、エンジンブロックやシリンダーヘッド、工作機械のベッド、ブレーキディスクやドラム、ギアハウジング、プーリー、およびマンホール蓋や配管継手などの公共用鋳物に使用されます。その減衰性と加工性により、荷重が圧縮荷重に限定され、かつ予測可能な場合、経済的な選択肢となります。
ダクタイル鋳鉄の代表的な用途
ダクタイル鋳鉄は、クランクシャフト、ギア、ポンプおよびバルブ本体、上下水道システム用の圧力配管および継手、サスペンションおよびステアリング部品、ならびに重工業用ハウジングなどに使用されています。特に流体処理に関しては、当社の バルブボディ鋳造の事例研究 ダクタイル鋳鉄が、圧力や繰返し荷重の下でどのように振る舞うかについて。
グレー鋳鉄とダクタイル鋳鉄の選び方
判断の基準は、材料名ではなく、荷重条件から始まります。部材が剛性が高く、圧縮荷重が主で、かつ減衰、熱伝達、または加工コストの面でメリットがある場合は、通常、ねずみ鋳鉄が経済的な選択肢となります。引張、曲げ、衝撃、圧力、または繰返し疲労を受ける場合は、原則としてダクタイル鋳鉄を採用します。
次のような場合はねずみ鋳鉄を選びましょう
- この荷重は圧縮荷重であり、機械の土台、エンジンブロック、およびカウンターウェイトのように、一定です。
- 振動の減衰や熱伝導性が設計の鍵となる
- 靭性よりも、加工量とコストの方が重要である
- サービスは気楽で、衝撃によるリスクもありません
次のような場合にはダクタイル鋳鉄を選択してください
- その部品は、破断する前に変形するか、あるいは衝撃や振動に耐えなければならない
- バルブ本体、ポンプハウジング、水道管などの加圧用途
- 曲げ、疲労、あるいは繰返し荷重が主な要因となる
- 重量当たりの強度と信頼性の高さが、材料費の高さを正当化する
よくあるご質問
ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄、どちらが強度が高いですか？
ダクタイル鋳鉄は引張強度がより高く、測定可能な降伏強度を持つため、曲げ、圧力、または衝撃が重要な場面では常に優位に立ちます。ねずみ鋳鉄は強度のために選ばれるのではなく、減衰性、機械加工性、およびコストの面で選ばれます。
ねずみ鋳鉄はダクタイル鋳鉄よりも安価ですか？
はい。ねずみ鋳鉄は、合金処理が少なくて済み、機械加工も容易であるため、鋳造1個あたりのコストが安くなります。ダクタイル鋳鉄が、断面サイズの肥大化や早期破損を回避できれば、コスト差は縮まります。
ポンプハウジングとバルブボディには、どちらを選べばよいでしょうか？
ダクタイル鋳鉄は、破断する前に降伏し、衝撃に耐えるため、加圧部品にはより安全な選択肢となります。一方、ねずみ鋳鉄は、重量や加工コストがより重視される、低圧で振動の影響が大きいハウジングには適しています。
どちらの鉄の方が加工しやすいでしょうか？
ねずみ鋳鉄。グラファイトの片状結晶が切りくずの破断や乾式潤滑剤の役割を果たすため、工具寿命が延び、加工サイクル時間が短縮されます。ダクタイル鋳鉄は加工性が良好ですが、同等の仕上げを得るためには、より硬い工具を使用し、切削速度を低くする必要があります。
球状黒鉛鋳鉄 – 鋳鉄鋳造メーカー
こうした判断については、鋳造会社がサポートいたします。図面、使用条件、および数量を以下までお送りください。 当社のエンジニア、そして金型の製作を確定する前に、グレード、成形工程、仕上げ工程について確認してもらうようにしましょう。これらの点を早い段階で解決しておく方が、生産開始後に修正するよりもコストを抑えられます。
