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鋳鉄の種類とその性質・・・1 忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、鋳鉄の種類と性質について、一番よく使われているねずみ鋳鉄の
ことを考えて見ましょう。

■鋳鉄の種類と性質
 鋳鉄をその製造方法で分類すると、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、可鍛鋳鉄、
CV鋳鉄、特殊鋳鉄に分類されます。


■ねずみ鋳鉄(片状黒鉛鋳鉄)

 1.ねずみ鋳鉄の性質
   ねずみ鋳鉄は、古代から生産されてきた鉄系鋳物の素材であり、現在でも鋳鉄
  の全生産量の過半数を占めています。その特性は、主としてその組織中に存在
  する黒鉛に依存していますので、まずこの黒鉛がどんな役割を演じているのかを
  調べてみましょう。

   黒鉛はグラファイトとも呼ばれ、炭素の結晶体です。木炭やすすは結晶体では
  なく、原子配列は不規則なものです。黒鉛を人工的に作るには、炭素質の物質を
  二千数百度まで加熱する必要がありますが、この炭素が溶鉄の中に溶けますと、
  もっと低い凝固温度(1145℃)で結晶の形で晶出されます。不思議な現象ですね。

   黒鉛の比重は、約2.3で軽くて弱いものです。 これが鋼と同じ基地の中に分散
  しているところに、ねずみ鋳鉄特有の性質がを示すようになります。まず凝固時
  にこれが晶出しますと、比重が小さい分だけ膨張することです。一方、基地の部
  分は収縮しますから、その差異分だけ収縮は小さくなり、押湯の設計について
  あまり苦労せずに鋳物が作れます。この膨張量は黒鉛量が増えるほど大きくなる
  わけですから、C%が共晶点近くになりますと、鋳物の収縮はほとんどなくなり
  ます。この点から、ねずみ鋳鉄は鋳造性がよいといわれるのです。

   鋳物製品となってからも、黒鉛はいろいろ有効な役割をします。耐摩耗性(潤滑
  摩耗)性が優れていること、被削性がよりよいこと、振動吸収能が大きいこと、水
  に対する耐食性が鋼よりも優れていること、熱衝撃に強いことなどが、ねずみ鋳鉄
  の特性としてあげられますが、 これらの特性には、黒鉛の存在が大きく寄与して
  います。
   摩耗しにくいという性質は、基地が適当に硬くなっていることが要因ですが、
  黒鉛が潤滑剤的な役目を果たすことも寄与しています。被削性に対する黒鉛の影響
  は、刃具の切削抵抗を減らし、仕上面を平滑にする効果があります。また切粉
  (削りくず)がカールして長くならず、細かく分断するので、その後始末が容易
  です。振動吸収能というのは、例えば工作機械など作動中の振動を嫌う機械類に
  有効な性質です。耐水性については、最近は減りましたが、地中に埋設される水道
  用配管に鋳鉄管がよく使われていました。これは鋼管に比較して錆に強い性質が
  あるからです。ただし、水道管は強じん性も要求されるようになりましたので、
  現在は次項で述べる球状黒鉛鋳鉄製のものに置き換わっています。熱衝撃に強い
  という性質は、インゴットケースのように繰返し急速加熱されるものに適用されて
  効果をあげています。基地の急速熱膨張を黒鉛が吸収してくれるためだとされて
  います。
   以上のように片状黒鉛の混在は、鋳鉄に多くのよい性質を与えてくれますが、
  反面鋳鉄の強度を低下させ、 じん性を弱めるという製品にとって良くない作用も
  します。黒鉛同士の先端が接近し、力を加えるとその部分にひびが発生しやすく
  なるためです。

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