鋳鉄は、炭素含有量が2.11％以上（一般的には2.4％）の鉄炭素合金です。鉄、炭素、シリコンを主成分とする多成分合金で、炭素鋼よりもマンガン、硫黄、リンなどの不純物が多く含まれています。鋳鉄の機械的性質や物理的、化学的性質を改善するために、一定量の合金元素を添加して合金鋳鉄を得ることもあります。
鋳鉄の分類:
I. 鋳鉄中の炭素の形態の違いにより、鋳鉄は以下のように分類されます。
1. 白鋳鉄の炭素は、フェライトに溶解した少量を除いて、残りの炭素は鋳鉄中にセメンタイトの形で存在し、その破片は銀白色であるため、白鋳鉄と呼ばれます。現在、白鋳鉄は主に製鋼原料および可鍛鋳鉄を製造するためのブランクとして使用されています。
2. ねずみ鋳鉄の炭素は、鋳鉄の全部または大部分で片状黒鉛の形で鋳鉄中に存在し、その破片は暗い灰色であるため、ねずみ鋳鉄と呼ばれます。
3. ピット鋳鉄の炭素の一部は、ねずみ鋳鉄と同様に黒鉛の形で存在し、他の部分は白鋳鉄と同様に自由セメンタイトの形で存在します。破砕部には黒と白のピットがあるため、ピット鋳鉄と呼ばれます。このタイプの鋳鉄も非常に硬くて脆いため、業界ではほとんど使用されません。
2.鋳鉄中の黒鉛の形態の違いにより、鋳鉄は以下のように分類されます。
1. ねずみ鋳鉄 鋳鉄中の黒鉛は薄片状に存在します。
2. 可鍛鋳鉄 鋳鉄中の黒鉛は塊状で存在し、特定の組成の白鋳鉄を高温で長時間焼鈍することによって得られます。その機械的性質（特に靭性および可塑性）はねずみ鋳鉄よりも高いため、通常は可鍛鋳鉄と呼ばれます。
3. ダクタイル鋳鉄 鋳鉄中の黒鉛は球状で存在し、溶融鉄を流し込む前に球状化処理を施して得られます。このタイプの鋳鉄は、ねずみ鋳鉄や可鍛鋳鉄よりも機械的性質が高く、製造工程も可鍛鋳鉄よりも簡単で、熱処理によってさらに改善できるため、生産への応用がますます広がっています。
各種鋳鉄の用途 白鋳鉄
白鋳鉄中の炭素は、すべて浸透炭素（Fe3c）の形で存在するため、破断部は明るい白色です。そのため、白鋳鉄と呼ばれています。白鋳鉄は、硬くて脆いFe3cが多量に存在するため、硬度が高く、脆性が高く、加工が難しいです。そのため、工業用途に直接使用されることはほとんどなく、伸線ダイス、ボールミル鉄球など、耐摩耗性が必要で衝撃を受けない一部の部品にのみ使用されます。そのほとんどは、製鋼用ビレットや可鍛鋳鉄として使用されています。
ねずみ鋳鉄
鋳鉄中の炭素の大部分または全部は、遊離片状黒鉛の形で存在し、その破砕は灰色である。鋳造性、切削加工性、耐摩耗性、耐摩耗性に優れ、溶解成分が単純で低コストであり、複雑な鋳物や耐摩耗部品の製造に広く使用されている。ねずみ鋳鉄は、マトリックス構造によって、フェライト系ねずみ鋳鉄、パーライトフェライト系ねずみ鋳鉄、パーライト系ねずみ鋳鉄の3つに分類されます。ねずみ鋳鉄には片状黒鉛があり、黒鉛は密度が低く、強度が低く、硬度が低く、塑性および靭性がゼロに近づく成分であるためです。その存在は、鋼マトリックスに多数の小さな隙間があるようなものであり、支持面積が減少し、亀裂源が増加します。そのため、ねずみ鋳鉄は強度が低く、靭性が悪く、圧力で加工できません。 性能を向上させるために、鋳造前に一定量のフェロシリコン、シリコンカルシウム、その他の接種剤を溶鉄に加えてパーライトマトリックスを精製します。
可鍛鋳鉄
鍛造鋳鉄は、炭素とシリコン含有量の低い鉄 - 炭素合金から白鋳鉄ブランクを作り、その後、セメンタイトを凝集性黒鉛に分解するために、長期の高温焼鈍処理にかけられます。鍛造鋳鉄は、黒鉛化された白鋳鉄です。可鍛鋳鉄は、熱処理後の異なる微細構造によって2つのカテゴリに分けられます。1つは黒心可鍛鋳鉄とパーライト可鍛鋳鉄です。黒心可鍛鋳鉄の構造は、主にフェライト（F）マトリックス+凝集性黒鉛です。パーライト可鍛鋳鉄の構造は、主にパーライト（P）マトリックス+凝集性黒鉛です。もう1つは白心可鍛鋳鉄です。白心可鍛鋳鉄の構造は、断面の大きさによって決まります。小さな断面はフェライトをベースとし、大きな断面の表面積はフェライトで、コアはパーライトと焼鈍炭素です。黒鉛は細かく均一に分布します。 この接種処理を施した鋳鉄を接種鋳鉄といいます。
ダクタイル鋳鉄
溶融鉄（ダクタイル鋳鉄）を流し込む前に、一定量の球状化剤（一般的にはフェロシリコン、マグネシウムなど）を添加して、鋳鉄中の黒鉛を球状化します。炭素（黒鉛）は鋳鉄マトリックス内に球状に存在するため、マトリックスに対する切削効果が向上し、ダクタイル鋳鉄の引張強度、降伏強度、塑性、衝撃靭性が大幅に向上します。また、耐摩耗性、衝撃吸収性、優れた加工性能、低コストなどの利点もあります。現在、クランクシャフト、コネクティングロッド、ローラー、自動車の後車軸など、可鍛鋳鉄や一部の鋳鋼・鍛鋼部品に広く置き換えられています。