入り口白、ねずみ鋳鉄。 可鍛鋳鉄。 高強度改質鋳鉄。 鋳鉄（白、灰色、高強度、可鍛性）。 準備、構造、ラベル表示、範囲
鋳鉄の構造と性質。
2.14% 以上の炭素を含む鉄と炭素の合金は鋳鉄と呼ばれます。 機械工学において、鋳鉄は主要な鋳造材料の 1 つであり、これは主にその優れた鋳造特性と強度特性によって説明されます。 加圧処理は行っておりません。 鋳鉄の特性、つまり鋳鉄の適用範囲を決定する主な要素はその構造であり、その構造はさまざまです。
鋳鉄はその構造に基づいて、白、灰色、可鍛性、高強度に分類されます。
9.1. 白い鋳鉄。
白鋳鉄は、すべての炭素がセメンタイト Fe 3 C の形で化学的に結合した状態にある鋳鉄と呼ばれ、鋳鉄に光沢のある白色を与えます。
これらの鋳鉄の相変態は、準安定図 Fe - Fe 3 C に従って進行します (図 23 を参照)。 白鋳鉄は構造により次のように分類されます。
ａ）亜共晶、２．１４〜４．３℃を含む。これらは、１１４７°（ＥＣ線）〜７２７°（ＳＫ線）の温度範囲でオーステナイト粒子から放出されるパーライト、レデブライトおよび二次セメンタイトからなる。 二次セメンタイトはレデブライト セメンタイトと融合し、独立した構造成分としては顕微鏡では見えない場合があります (図 51a)。
b) 共晶、4.3% の C を含む。セメンタイトとパーライトの機械的混合物である共晶レデブライトから構成されます (図 51、b)。
B) 過共晶、4.3% ～ 6.67% を含む % C. それらは、大きなプレートの形で放出された一次セメンタイトとレデブライトで構成されています（図51、c）。
米。 51.構造 白鋳鉄: a) 亜共晶 b) 共晶 c) 過共晶
白鋳鉄の組織にはセメンタイトが多く含まれているため、非常に硬くて脆いですが、耐摩耗性は優れています。 切削による加工は（研磨材を除いて）ほとんど不可能であるため、白鋳鉄は機械工学では直接使用されず、摩耗が増大する条件下で動作する部品（油圧部品）の製造にのみ使用されることはほとんどありません。機械、砂吹き機など）。 高炉製錬の主な製品であるこの鋳鉄は、冶金学で鋼 (銑鉄) に変換するために使用されます。 白鋳鉄は、可鍛鋳鉄の製造にも少量使用されます。
9.2. ねずみ鋳鉄。
ねずみ鋳鉄は、炭素がグラファイトの形、わずかに湾曲したプレートまたはフレーク、または層状の花びらを持つ分岐したロゼットの形をしている鋳鉄と呼ばれます。 により 大量グラファイト構造のため、このような鋳鉄は破壊すると灰色になります。
シリコンは黒鉛化プロセスを促進し、収縮を低減します。シリコンはフェライトの一部であり、α-鉄と置換固溶体を形成します。
マンガンは鋳鉄がセメンタイトを保持する傾向を高め、したがって鋳鉄の硬度を高めます。
硫黄は鋳鉄中の有害な不純物であり、鋳鉄の硬度と脆性を Mn の 5 ～ 6 倍増加させ、鋳造特性を著しく損ないます。
鋳鉄中の少量のリンは（鋼とは異なり）有用な不純物であり、ねずみ鋳鉄の鋳造特性を向上させます。これは、リンが共晶Fe+Fe2Pを形成し、983°Cの温度で溶解するため、鋳鉄の鋳造にとって価値があります。薄肉ブラストの生成。 ねずみ鋳鉄の化学組成: 2.5...4% C; 1.0 ～ 4.8% Si; 0.5...0.7%Mn; 最大0.12%のS; 0.2～0.5%のP.
金属ベースの構造に基づいて、ねずみ鋳鉄は主に次のグループに分類されます。
1.パーライト。 構造は P + PG (層状黒鉛)、金属ベースは P、結合炭素量 (Fe 3 C) は共析濃度 0.8% に相当します (図 52、a)。
2. フェライト-パーライト。 構造は F + P + PG で、金属ベースは F + P からなり、Fe 3 C の量は共析濃度未満です (図 52、b)。
3. フェライト系。 構造はF+PG。 それらの基底は F および Fe 3 C = 0 で構成されます (図 52、c)。
図 52. ねずみ鋳鉄の組織: a) パーライト b) フェライト-パーライト c) フェライト
鋳鉄の機械的特性は、金属ベースの特性、黒鉛介在物の数とサイズによって決まります。 機械部品を設計するときは、ねずみ鋳鉄は引張よりも圧縮の方がよく機能することを考慮する必要があります。 繰り返し荷重による切断の影響がほとんどなく、振動時の振動をよく吸収し、グラファイトの潤滑性により高い減摩特性を備えています。 ねずみ鋳鉄は切断が容易で、安価で製造が簡単です。 これらの優れた特性に加えて、強度が比較的低く、延性も非常に低いです。
ねずみ鋳鉄の等級は文字 СЧ ( ねずみ鋳鉄)および引張強さの10倍換算値(メガパスカル)を示す図(表7)。
鋳鉄の強度は鋳物壁の厚さに大きく依存します。 ブランドに表示されているσ値は肉厚15mmの鋳物に相当します。 肉厚が 15 mm から 150 mm に増加すると、鋳鉄の強度と硬度はほぼ半分に減少します。
グラファイト、劣化中 機械的性質、同時に鋳鉄に多くの貴重な特性を与えます。 切削中に切りくずを粉砕し、軟化させる効果があるため、鋳鉄の耐摩耗性が向上し、減衰能力が得られます。 さらに、片状黒鉛により、鋳鉄の表面欠陥に対する感度が低くなります。 このおかげで、鋳鉄部品と鋼部品の耐疲労性は同等です。
GOST 1412-85 によれば、鋳物は次のグレードのねずみ鋳鉄から作られます: SCh10、SCh15、SCh18、SCh20、SCh25、SCh30、SCh35。 ブランド名の数字は、最小引張強さ (σ in、kgf/mm 2) に対応します。 鋳鉄 SCh10 はフェライト系で、SCh25 以降ではパーライト系、中間系はフェライト系パーライト系になります。
フェライト系鋳鉄は、プレート、ウェイト、トラフ、カバー、ケーシングなど、主に強度よりも良好な機械加工性の要件が求められる非重要部品の製造に使用されます。
自動車産業では、フェライトパーライト鋳鉄は、クランクケース、ブレーキドラム、カバー、ピストン、ピストンリング、大型プーリー、ギアなどの製造に使用されます。
パーライト - シリンダー ブロック、ライナー、フライホイールなど。工作機械業界では、ねずみ鋳鉄が主な構造材料 (機械のベッド、テーブルおよび上部スライド、主軸ヘッド、コラム、キャリッジなど) であり、耐摩耗性のあるものには漂白されたものがあります。ねずみ鋳鉄 (0H ) で、白鋳鉄の組織を持つ薄い表層を持っています。 圧延ロール、台車の車輪などの鋳物の製造に使用されます。
可鍛鋳鉄。
「可鍛鋳鉄」という名前は条件付きであり、他の鋳鉄と同様に、その製品は鍛造ではなく鋳造で作られるためです。 この鋳鉄は、ねずみ鋳鉄と比較して可塑性が高いため、「可鍛性」という名前が付けられました。
可鍛鋳鉄から部品を製造する技術の原理図は 2 つの工程で構成されます。 まず、白色亜共晶鋳鉄から鋳造して部品を製造します (型に注ぐ合金の推奨化学組成: 2.4 ～ 2.9% C; 1.0 ～ 1.6% Si; 0.3 ～ 1.0% Mn; ≤) 0.1% S; ≤ 0.2% Pの場合、得られた鋳物は特殊黒鉛化焼鈍（煮込み）に供され、焼鈍は通常2段階で行われます（図53）。
まず、白鋳鉄鋳物（通常は砂の入った箱に詰められています）を20～25時間かけて950～1050℃の温度までゆっくりと加熱します。 そして、同じ温度に長時間（10〜15時間）保持されます。 この期間中に、黒鉛化の第 1 段階が発生します。 レデブライト (A + Fe 3 C) の一部であるセメンタイトの分解、およびオーステナイト + グラファイトの安定した平衡の確立。
セメンタイトが分解すると、鱗片状の黒鉛（焼鈍炭素）が形成されます。
鋳鉄の金属ベースは、共析変態中の焼鈍の第 2 段階で形成されます。 共析温度領域（727℃）で鋳物を（空気中で）連続的に冷却する場合、オーステナイトはパーライトに崩壊し、黒鉛化プロセスはパーライトセメンタイトを覆う時間がありません。 鋳鉄は、層状パーライト + 片状黒鉛 (CG) の組織を採用しており、高硬度、高強度、低延性 (HB 235 ～ 305、σ in = 650 ～ 680 MPa、δ = 3.0 ～ 15%) を備えています。 ）。 十分に高い強度を維持しながら延性を高めるために、鋳鉄を短時間(2～4時間)等温保持するか、690～650℃の温度でゆっくり冷却します。 これは焼鈍の第 2 段階であり、この場合は粒状パーライト上での焼鈍です。
米。 53.可鍛性白鋳鉄の焼鈍スケジュール
機械工学では、高い延性 (δ = 10 ～ 12%) と比較的低い強度 (σ in = 370 ～ 300 MPa) を特徴とするフェライト系可鍛鋳鉄が広く使用されています。 鋳鉄のフェライトベースは、760 ～ 720°C の範囲を非常にゆっくりと通過するか、720 ～ 700°C での等温暴露中に形成されます。 ここで、パーライト セメンタイトを含むオーステナイトとセメンタイトは、パーライトが喜ぶ時間があれば、フェライト + 片状黒鉛に分解します。 ねずみ鋳鉄と比較して可鍛鋳鉄の強度と延性が高い主な理由は、グラファイトのフレーク状であることが挙げられます (表 7 を参照)。
一般にアニーリングの期間は 48 ～ 96 時間です (ステージ II の期間はステージ I の約 1.5 倍です)。 溶融物を型に流し込む前のアニーリング時間を短縮するために、アルミニウム (あまり一般的ではありませんが、ホウ素、ビスマスなど) が導入 (改質) され、グラファイト形成の追加の人工中心が作成されます。GOST 1215-79 によれば、次のとおりです。次のグレードの可鍛鋳鉄が製造されます: KCh30-8、KCh35 -10、KCh37-12、KCh45-7、KCh50-5、KCh55-4、KCh60-3、KCh65-3、KCh70-2、KCh80-1.5。 2 桁は最小制限に対応します
引張強さ (σ in、kgf/mm 2); ダッシュの後の数字 - 相対伸び (δ、 % )
可鍛鋳鉄は、衝撃振動負荷下で動作する部品（ハブ、ブレーキパッド、クランクシャフト、フック、ギアハウジングなど）に使用されます。
CP を得る際の主な欠点は、鋳物の焼きなましに時間がかかることと、肉厚の制限 (最大 50 mm) であることです。 受動部品では、結晶化中のゆっくりとした冷却の結果、（フレーク状ではなく）層状黒鉛が現れ、鋳鉄の強度と延性が低下します。
表7.鋳鉄の機械的性質。
ねずみ鋳鉄 (GOST 1412 - 85)
| SCH10 | - | - | -190 | F | |
| SCH 15 | - | - | 163-210 | F | |
| SCH 25 | - | - | 180-245 | F+P | |
| SCH 35 | - | - | 220-275 | P |
高強度鋳鉄 (GOST 7293 - 85)
| HF35 | 140-170 | F | |||
| HF45 | 140-225 | F+P | |||
| HF60 | 192-227 | F+P | |||
| HF80 | 248-351 | P | |||
| HF100 | 270-360 | B |
可鍛鋳鉄 (GOST 1215 – 79)
| CC30-6 | - | 100-163 | F+最大10%P | ||
| CC35-8 | - | 100-163 | |||
| KCh37 – 12 | - | 110-163 | |||
| KCH45-7 | - | 150-207 | |||
| CC60-3 | - | 200-269 | P+最大20%F | ||
| CC80-1.5 | - | 1,5 | 270-320 |
9.4. 高強度鋳鉄。
高強度鋳鉄は、改質（溶融鋳鉄にマグネシウム (0.1 ～ 0.5%) またはセリウム (0.2 ～ 0.3%) を加えてマイクロ合金化することにより得られます。さらに、マグネシウムの影響により、結晶化プロセス中にグラファイトに時間がかかります。フェライト系およびパーライト系の改質鋳鉄の微細構造を図54のa、bに示します。
米。 54. 高強度鋳鉄の組織: a) フェライト系 b) パーライト系
高強度鋳鉄の高い機械的特性 (表 7) の主な理由は、黒鉛の球形です。 球状黒鉛は、所定の体積に対して最小の表面積を持ち、鋳鉄の金属ベースを弱めるのが片状黒鉛よりも大幅に少ないです。 後者とは異なり、積極的なストレス集中装置ではありません。
GOST 7293-85 によれば、鋳物は次のグレードの高強度鋳鉄から作られています: VC35、VC40、VC45、VC50、VC60、VC70、VC80、VC100 (指定内の数字は、最小引張強さ σ に対応します) 、kgf/mm 2)
高強度鋳鉄は、高い機械的特性と優れた鋳造特性および技術的特性を備えています。 として適用されます 新しい素材鋼、ダクタイル鋳鉄、および片状黒鉛を含むねずみ鋳鉄の代替品として使用できます。 鋼と比較して、耐摩耗性、耐摩擦性、耐腐食性に優れ、機械加工性が優れており、鋳物の密度が低いため、鋼より 8 ～ 10% 軽いです。 高強度鋳鉄はダクタイル鋳鉄とは異なり、あらゆる断面、重量、サイズの部品の鋳造に使用できます。
応用分野: 工作機械産業 - キャリパー、工具ホルダー、重量面板、スピンドル、レバーなど。 圧延および鍛造装置 - 圧延ロール、圧延機のベッドおよび鍛造ハンマー、スラブ、プレスクロスビーム; 他のタイプの機器 - 掘削機ホイストのドラム、クランクシャフトなど。
9.5。 合金鋳鉄。
耐熱性、耐食性、耐摩耗性または耐熱性が向上した鋳物用の合金鋳鉄の要件は、GOST 7769-82によって規制されています。 合金鋳鉄のグレードとその特性を表に示します。 8.
合金鋳鉄には次のような処理が施されます。 熱処理必要なプロパティと構造を提供します。
大切な財産合金鋳鉄は耐摩耗性があります。
GOST 1585-85に準拠した鋳鉄が減摩鉄として使用されます。 これらは、潤滑を伴う摩擦ユニットで動作する部品の製造を目的としています。 この規格は、減摩鋳鉄のグレード、その化学組成、特性、目的、形状、グラファイトのサイズと分布、パーライトの分散、リン化物共晶の分布の性質、硬度、およびこれらの鋳鉄で作られた部品の最大動作条件を定義しています。 。 それらは鉄、一定成分、%: 2.2-4.3 C; に基づいています。 0.5-4.0Si; 0.3～12.5万 許容される不純物、%: 0.1-1 R; 0.03～0.2S。
減摩鋳鉄のブランド、その特性および価値を表に示します。 9.
表8.
合金鋳鉄のグレードと特性 (GOST 7769-82)
| 鋳鉄グレード | プロパティ |
| CH1、CH2、CH3 | 鋳鉄は、ガス、空気、アルカリ環境における摩擦や摩耗の条件下で耐食性が向上し、空気中では耐熱性があり、500 ～ 700°の温度に耐えることができます。 冶金生産部品、ガラス金型、化学機器部品などの製造を目的としています。 |
| ChH3T、ChH9N5、ChH22、ChH16M2、ChH28D2 | 摩耗や磨耗に対する耐性が向上した鋳鉄 |
| ChH22S | この鋳鉄は、1000℃の温度で耐食性が向上するのが特徴です。 |
| ChS13、ChS15、ChS17、ChS15MA、ChS17M3 | 濃縮および希薄な酸、アルカリ溶液、塩に対する耐性 |
| ChG6S3Sh、ChG7X4 | 摩耗環境に対する高い耐性を備えた鋳鉄 |
| ChG8D3 | 非磁性耐摩耗鋳鉄 |
| ChNHT、ChNHMD、ChN2H、ChNMSh | 機械的特性が高く、摩耗や腐食に強い鋳鉄 |
| ChN15D3Sh、ChN19H3Sh、ChN11G7Sh、ChN20D2Sh、ChN15D7 | 高い機械的特性、アルカリ、弱酸溶液、環境下での高い耐食性と耐浸食性を備えた鋳鉄 海水。 鋳鉄 ChN20D2Sh は冷間状態で塑性変形可能 |
表9.
減摩鋳鉄のブランド、その特性と用途
(GOST 1585-85)
| 鋳鉄グレード | 特性と目的 |
| ASF-1 | クロム (0.2 ～ 0.5%) および銅 (0.8 ～ 1.6%) と合金化されたパーライト鋳鉄。 硬化または正規化されたシャフトと連携して動作する部品の製造用に設計されています。 |
| ASF-2 | クロム (0.2 ～ 0.5%)、ニッケル (0.2 ～ 0.5%)、チタン (0.03 ～ 0.1%)、銅 (0.2 ～ 0.5%) を合金化したパーライト鋳鉄。 目的 - 鋳鉄グレード ASCH-1 と同じ |
| ASF-3 | パーライト系フェライト鋳鉄にチタン (0.03 ～ 0.1%) および銅 (0.2 ～ 0.5%) を合金化したもの。 このような鋳鉄で作られた部品は、「未加工」シャフトと熱処理されたシャフトの両方とペアで機能します。 |
| ASF-4 | パーライト鋳鉄にアンチモン (0.04 ～ 0.4%) を合金化したもの。 硬化または正規化されたシャフトと連携して動作する部品の製造に使用されます。 |
| ASF-5 | マンガン (7.5 ～ 12.5%) およびアルミニウム (0.4 ～ 0.8%) と合金化されたオーステナイト系鋳鉄。 この鋳鉄は、硬化または正規化されたシャフトと組み合わせて、特に負荷のかかる摩擦ユニットで機能する部品を製造するために使用されます。 |
| ASF-6 | 鉛 (0.5 ～ 1.0%) およびリン (0.5 ～ 1.0%) と合金化されたパーライト質多孔質鋳鉄。 「未加工」シャフトと組み合わせて、最大 300 °C の温度の摩擦ユニットで動作する部品の製造に推奨 |
| AChV-1 | パーライト球状鋳鉄。 このような鋳鉄で作られた部品は、硬化または正規化されたシャフトと組み合わせて周速度を高めた摩擦ユニットで動作できます。 |
| AChV-2 | 球状黒鉛を含むパーライトフェライト鋳鉄。 この鋳鉄で作られた部品は、「生の」シャフトと組み合わせて周速度を上げ、摩擦条件下で良好に機能します。 |
| ABC-1 | 銅 (1.0 ～ 1.5%) と合金化された片状黒鉛を含むパーライト鋳鉄。 熱処理されたシャフトと連携して動作する部品の製造用に設計されています。 |
| ABC-2 | 片状黒鉛を含むフェライト系パーライト系鋳鉄。 この鋳鉄で作られた部品は「生の」シャフトと連動して機能します。 |
鋳鉄グレードの名称の文字は、ACh - 減摩鋳鉄、C - 片状黒鉛入りねずみ鋳鉄、B - 球状黒鉛入り高強度鋳鉄、K - 片状黒鉛入り可鍛鋳鉄を意味します。 減摩鋳鉄の鋳物の硬さ（100～290HB）は、元素の含有量と熱処理条件によって異なります。
摩擦ユニット内のこれらの鋳鉄で作られた部品の動作モードを制限します。 比圧(50～300)10・4Pa(5～300kgf/cm2)、周速0.3～10m/s。
鉄と炭素の合金で、炭素含有量が 1.7% 以上のものは鋳鉄と呼ばれます。
鋳鉄は構造、製造方法、化学組成、用途が異なります。
鋳鉄の構造は灰色、白色で展性があります。 製造方法によると、通常のものと変更されたものがあります。
鋳鉄は、化学組成に基づいて、非合金と合金、つまり特殊な不純物を含む合金に分類されます。
ねずみ鋳鉄
ねずみ鋳鉄は、機械工学においてさまざまな機械部品を鋳造するために最も広く使用されています。 炭素がグラファイトの形で遊離状態にあることが特徴です。 したがって、ねずみ鋳鉄は切削工具による容易な加工が可能です。 割ると灰色や濃い灰色になります。 ねずみ鋳鉄は、溶解または加熱した後、徐冷することにより製造されます。 ねずみ鋳鉄の製造は、その組成中の炭素とシリコンの含有量を増やすことによっても促進されます。ねずみ鋳鉄の機械的特性はその構造によって異なります。
ねずみ鋳鉄の構造は次のとおりです。
- フェライトグラフト、
- フェライト-ダーライト-グラファイトおよび
- パーライトグラファイト。
ねずみ鋳鉄が溶けた後に急速に冷却されると、白化、つまり非常に脆くなり、硬くなります。 ねずみ鋳鉄は、引張よりも圧縮の方が数倍よく機能します。
ねずみ鋳鉄は、予熱を使用して、また特殊な鋳鉄棒の溶加材として非常によく溶接できます。 コンテンツの増加カーボンとシリコン。 溶接部の鋳鉄が漂白されるため、予熱なしで溶接することは困難です。
白鋳鉄
白鋳鉄は機械工学で広く使用されています 少量のグレーよりも。 鉄と炭素の合金であり、炭素は次のような形になっています。 化合物鉄で。 白鋳鉄は非常にもろくて硬いです。 刃物による加工ができず、加工の必要のない鋳物部品や砥石による研削加工に使用されます。 機械工学では、白鋳鉄が通常の鋳鉄と合金の両方で使用されます。白鋳鉄の溶接は、加熱および冷却中に亀裂が発生したり、溶接部位に形成される組織が不均一であるため、非常に困難です。
可鍛鉄
可鍛鋳鉄は、通常、白鋳鉄鋳物を炉で800〜950℃の温度で長時間煮ることによって得られます。可鍛鋳鉄を入手するには、アメリカ式とヨーロッパ式の2つの方法があります。アメリカの方法では、砂の中で800〜850℃の温度で煮ます。 この場合、炭素は化学的に結合した状態から、純鉄の粒子の間に位置するグラファイトの形で自由状態になります。 鋳鉄は粘性を獲得するため、可鍛性と呼ばれます。
ヨーロッパの方法では、鋳物を鉄鉱石中で850〜950°の温度で煮込みます。 この場合、鋳物の表面から炭素が化学結合した状態で内部に入り込みます。 鉄鉱石このようにして、鋳物の表面は脱炭され、柔らかくなります。そのため、鋳鉄は可鍛性があると呼ばれますが、中心部は脆いままです。
可鍛鋳鉄の等級の呼称では、文字の後に数字が書かれています。 平均値 kg/mm2 単位の引張強さの後に、% 単位で伸びを示す数値が続きます。
たとえば、KCH37-12 は可鍛鋳鉄を示し、引張強さは 37 kg/mm2、伸びは 12% です。
ダクタイル鋳鉄の溶接は、溶接部の鋳鉄が白化するため、多くの困難を伴います。
改質鋳鉄
改良鋳鉄は、ねずみ鋳鉄よりも多くの炭素を黒鉛の形で含んでいるという点で、通常のねずみ鋳鉄とは異なります。この変更は、鋳鉄が溶解するときに液体金属に一定量の添加剤が添加され、凝固および冷却中にグラファイトの形で炭素の放出が促進されるという事実にあります。 鋳鉄と同じ化学組成を使用するこの改質プロセスは、鋳鉄の機械的特性を大幅に向上させるため、非常に重要です。 改質鋳鉄の等級の指定は、ねずみ鋳鉄の等級の指定と同様です。
鉄と炭素 (> 2.14% C) の合金は鋳鉄と呼ばれます。 鋳鉄の構造中に共晶が存在するため、鋳鉄の用途はもっぱら鋳造合金として決まります。 鋳鉄中の炭素は、セメンタイトまたはグラファイト、またはセメンタイトとグラファイトの両方の形態をとることができます。 セメンタイトは割れ目に特定の光の輝きを与えるため、すべての炭素がセメンタイトの形になっている鋳鉄は白と呼ばれます。 グラファイトは鋳鉄に灰色を与えます。 黒鉛の形状とその形成条件に応じて、次のグループの鋳鉄が区別されます。灰色、球状黒鉛を含む高強度、可鍛性です。
ねずみ鋳鉄。ねずみ鋳鉄（市販品）は、本質的にFe-Si-Cの合金であり、不可避不純物としてMn、P、Sを含み、組織中の炭素の大部分またはすべてが黒鉛の形になっています。 特徴ねずみ鋳鉄の構造は、その特性の多くを決定しますが、微細断面の視野では黒鉛が板状であるということです。 最も広く使用されているのは、2.4 ～ 3.8% の C を含む亜共析鋳鉄です。鋳鉄中の炭素含有量が高くなるほど、より多くの黒鉛が形成され、その機械的特性が低下します。 この点に関して、鋳鉄中の炭素量は通常 3.8% を超えません。 同時に、高い鋳造性（良好な流動性）を確保するには、炭素量を2.4％以上にする必要があります。
ねずみ鋳鉄には、C - ねずみ鋳鉄、および Ch - 鋳鉄 (GOST 1412 - 70) の文字が付いています。 文字の後には数字が続きます。 最初の数字は平均引張強度を示し、2 番目の数字は平均曲げ強度を示します。 すべてのねずみ鋳鉄の相対伸びは事実上ゼロであるため、曲げ強度は鋳鉄の延性を評価するために使用されます。
白く漂白された鋳鉄。白鋳鉄はセメンタイトが含まれているため硬度が高く、脆く、事実上機械加工ができないため、用途が限られています。 晒鉄鋳物とは、表層が白鋳鉄（または半鋳鉄）の組織を持ち、中心部がねずみ鋳鉄の組織を持った鋳物です。 これらのゾーンの間には遷移層が存在する場合があります。 一定の深さ（12 ～ 30 mm）までの冷却は、鋳鉄を金型（鋳型）または砂型に鋳造することによって生じる表面の急速な冷却の結果です。 高い表面硬度 (HB 400 ～ 500) により、摩耗、特に摩耗に対する優れた耐性が得られます。中空漂白鋳鉄は、シートミルのロール、ホイール、ミル用ボールなどの製造に使用されます。この場合、シリコン含有量の少ない鋳鉄が使用されます。使用すると漂白されやすくなります。 おおよその組成: 2.8-3.6% C; 0.5〜0.8%のSi; MP 0.4 ～ 0.6%。 断面全体で異なる冷却速度と異なる構造の製造により、鋳造品には大きな内部応力が生じ、亀裂の形成につながる可能性があります。 応力を緩和するために、鋳物には熱処理が施されます。つまり、500 ～ 550℃に加熱されます。
白鋳鉄：組成、特性、範囲。
炭素はセメンタイト Fe 3 C の形をしています。壊れると割れ目は白くなります。 亜共晶鋳鉄 HB 550 の組織には、パーライトおよび二次セメンタイトとともに脆性共晶 (レデブライト) が存在し、その量は共晶鋳鉄で 100% に達します。 過共晶鋳鉄の構造は、共晶 (Ep) と一次セメンタイトで構成されており、結晶化中に液体から大きな板状に放出されます。 硬度が高く、切断しにくい。 Ch. 特性: 高い耐摩耗性。 鋳鉄は脆いです。 機械工学ではほとんど使用されません。 工場の石臼、圧延機の圧延ロールの製造に使用され、フェンスもこの鋳鉄で作られています。 鋳物が小さい場合（最大 10 kg）、急冷中に白い鋳鉄が形成されます。
準備: 鋳物用コークス鉄、顔料用コークス鉄、合金鉄の 3 種類の白鋳鉄が高炉で製錬されます。
ねずみ鋳鉄。
この構造は延性に影響を与えず、極めて低いままです。 しかし、硬さには影響します。 機械的強度は主に黒鉛介在物の数、形状、サイズによって決まります。 小さな渦巻き状のグラファイトフレークは強度の低下を軽減します。 この形式は改造によって実現されます。 アルミニウム、ケイカルシウム、フェロシリコンが改質剤として使用されます。
ねずみ鋳鉄は、加工が容易で優れた特性を備えているため、機械工学で広く使用されています。
ねずみ鋳鉄は強度に応じて次のように分類されます。 10 ブランド (GOST 1412)。
ねずみ鋳鉄は引張強度が低いですが、圧縮強度はかなり高くなります。
ねずみ鋳鉄には炭素が含まれています - 3,2…3,5 % ; ケイ素 - 1,9…2,5 % ; マンガン – 0,5…0,8 % ; リン – 0,1…0,3 % ; 硫黄 – < 0,12 % .
金属ベースの構造は炭素とシリコンの量によって決まります。 炭素とシリコンの含有量が増加すると、黒鉛化の程度が高まり、金属ベースのフェライト構造を形成する傾向が高まります。 これにより、延性を増加させることなく鋳鉄が軟化します。
パーライトねずみ鋳鉄は、最高の強度特性と耐摩耗性を備えています。
ねずみ鋳鉄鋳物の引張荷重や衝撃荷重に対する耐性が低いため、この材料は圧縮荷重や曲げ荷重を受ける部品に使用する必要があります。 工作機械の製造において、これらは基本的な本体部品、ブラケット、ギア、ガイドです。 自動車産業 - シリンダーブロック、ピストンリング、カムシャフト、クラッチディスク。 ねずみ鋳鉄鋳物は、電気工学や消費財の製造にも使用されます。
指数 SCh (ねずみ鋳鉄) と、引張強さに 10 -1 SCh 15 を掛けた値を示す数値で指定されます。
準備: 黒鉛は、脆性セメンタイトの分解の結果としてねずみ鋳鉄中に形成されます。 このプロセスは黒鉛化と呼ばれます。 シリコンの導入や白鋳鉄の特殊な熱処理により、人為的にセメンタイトの分解を引き起こします。
高強度球状鋳鉄。
高強度鋳鉄 (GOST 7293) は、フェライト系 (VCh 35)、フェライトパーライト (VCh 45)、およびパーライト系 (VCh 80) の金属ベースを持つことができます。
これらの鋳鉄は、ねずみ鋳鉄をマグネシウムまたはセリウムで改質した結果得られます（追加 0,03…0,07% 鋳物の質量から）。 ねずみ鋳鉄と比べて、黒鉛の形状が球状であるため応力分布が不均一になりにくいため、機械的性質が向上します。
パーライト金属ベースの鋳鉄は、延性値が低くても強度値は高くなります。 フェライト系鋳鉄の延性と強度の比率は逆です。
高強度鋳鉄は降伏強度が高く、
これは鋳鋼の降伏強度よりも高いです。 衝撃強度や疲労強度もかなり高いのが特徴で、
,
パーライトベース付き。
高強度鋳鉄には以下の炭素が含まれています。 3,2…3,8 %, ケイ素 - 1,9…2,6 % 、マンガン – 0,6…0,8 % 、リン – まで 0,12 % 、硫黄 – まで 0,3 % .
これらの鋳鉄は流動性が高く、線収縮率は約1%です。 鋳物の鋳造応力はねずみ鋳鉄よりもわずかに高くなります。 弾性率が高いため、機械加工性が非常に優れています。 良好な溶接性を有します。
高強度鋳鉄は、薄肉鋳物 (ピストン リング)、鍛造ハンマー、プレスや圧延機のベッドとフレーム、金型、ツール ホルダー、フェースプレートの製造に使用されます。
最大重量のクランクシャフト鋳物 2..3 鍛造スチールシャフトの代わりに、シャフトはより高い繰返し靱性を持ち、外部応力集中の影響を受けにくく、より優れた減摩特性を持ち、はるかに安価です。
HF（高強度鋳鉄）という指数と、引張強さにHF 100を掛けた値を示す数字で表されます。
準備: 高強度鋳鉄 (GOST 7293-79) は、ねずみ鋳鉄の一種で、マグネシウムまたはセリウムで改質することで得られます。 これらの鋳鉄中の黒鉛介在物の形状は球状です。
可鍛鉄
白色亜共晶鋳鉄を焼鈍して製造されます。
良い物件鋳物の場合は、金型内での鋳物の結晶化および冷却のプロセス中に黒鉛化プロセスが発生しない場合に保証されます。 黒鉛化を防ぐには、鋳鉄の炭素とシリコンの含有量を減らす必要があります。
可鍛鋳鉄には次のものが含まれています: 炭素 – 2,4…3,0 % 、 ケイ素 - 0,8…1,4 % 、マンガン – 0,3…1,0 % 、リン – まで 0,2 % 、硫黄 – まで 0,1 % .
鋳物の最終構造と特性の形成は焼鈍プロセス中に発生します。その図は図に示されています。 11.4. 鋳物は一定温度のオーブンに保管されます。 950…1000Сその間 15…20 時間。 セメンタイトの分解：Fe 3 C → Fe y (C) + C .
曝露後の組織はオーステナイトとグラファイト（焼鈍炭素）からなります。 760…720℃パーライトの一部であるセメンタイトの分解が起こり、焼鈍後の組織はフェライトと焼鈍炭素からなります（フェライト系可鍛鋳鉄が得られます）。
比較的急速に冷却すると (モード b、図 11.3)、第 2 段階が完全に除去され、パーライト質可鍛鋳鉄が得られます。
方式に従って焼鈍された鋳鉄の構造 V、パーライト、フェライト、焼鈍黒鉛から構成されます（フェライト・パーライト可鍛鋳鉄が得られます）
機械的および技術的特性の点で、可鍛鋳鉄はねずみ鋳鉄と鋼の中間的な位置を占めます。 高強度鋳鉄と比較した可鍛鋳鉄の欠点は、鋳造時の肉厚が限られていることと、焼きなましの必要性です。
ダクタイル鋳鉄は、衝撃や振動負荷がかかる部品に使用され、ギアボックスのハウジング、ハブ、フック、ブラケット、クランプ、カップリング、フランジはフェライト鋳鉄で作られています。
パーライト鋳鉄は、高い強度と十分な延性を特徴として、ドライブシャフトのフォーク、コンベヤチェーンのリンクやローラー、ブレーキパッドなどに使用されます。
それらはインデックスKCh（高強度鋳鉄）と2つの数字で指定され、最初の数字は引張強さに乗じた値を示し、2番目の相対伸びはKCh 30 - 6を示します。
準備：可鍛鋳鉄は、白鋳鉄を長期間（最大80時間）保持することによって得られるねずみ鋳鉄の一種です。 高温。 この加熱処理を煮込みといいます。 この場合、セメンタイトは崩壊し、その分解中に放出された黒鉛は綿状の介在物を形成します。 温度と時効期間に応じて、可鍛鋳鉄はフェライト系およびフェライト - パーライト系のベースで製造されます。
機械工学では、ねずみ鋳鉄、展性のある高強度鋳鉄の鋳物が使用されます。 これらの鋳鉄は、その炭素のすべてまたはほとんどがグラファイトの形で遊離状態にあるという点で白鋳鉄とは異なります（白鋳鉄では、すべての炭素はセメンタイトの形です）。
これらの鋳鉄の構造は、鋼に似た金属ベース（パーライト、フェライト）と非金属介在物（グラファイト）で構成されています。
ねずみ鋳鉄、可鍛性、高強度鋳鉄 主に黒鉛介在物の形状が互いに異なります。 これにより、これらの鋳鉄の機械的特性の違いが決まります。
U ねずみ鋳鉄 グラファイトは（顕微鏡で見ると）板状です。
グラファイトは機械的特性が低いです。 これは金属ベースの連続性を破壊し、切り傷や小さな亀裂として機能します。 黒鉛介在物の形状が大きく、直線的であればあるほど、ねずみ鋳鉄の機械的特性は悪化します。
主な違い 高強度鋳鉄 それは、その中のグラファイトが球状（丸い）形状をしているという事実にあります。 この形態のグラファイトは、金属ベースの連続性が著しく損なわれないため、層状形態よりも優れています。
可鍛性のある 鋳鉄 白鋳鉄鋳物の長期焼鈍によって得られ、その結果、フレーク状の黒鉛が形成され、焼鈍炭素が得られます。
検討中の鋳鉄の機械的特性は、熱処理によって改善できます。 鋳鉄には重大な内部応力が発生するため、亀裂の形成を避けるために、熱処理中は鋳鉄鋳物をゆっくりと加熱する必要があることに注意してください。
鋳鉄鋳物には次のような熱処理が施されます。
低温アニーリング。 ねずみ鋳鉄鋳物の内部応力を緩和し、寸法を安定させるために、自然時効または低温焼鈍が使用されます。
古い方法は 自然な老化 、完全に冷却された後、鋳造物は3〜5か月から数年間の長期熟成を受けます。 自然時効は、アニーリングに必要な設備が利用できない場合に使用されます。 この方法は現在ほとんど使用されていません。 主に低温焼鈍を行います。 これを行うには、完全に硬化した後、鋳物を冷炉（または温度100〜200℃の炉）に入れ、1時間あたり75〜100℃の速度でゆっくりと加熱します。 、500〜550℃に加熱し、この温度で2〜5時間保持し、1時間あたり30〜50℃の速度で200℃まで冷却し、その後空気中で冷却した。
黒鉛化焼鈍.
製品を鋳造する際、ねずみ鋳鉄の表面から部分的に、または断面全体にわたって部分的に漂白することが可能です。 鋳鉄の冷えを解消し、加工性を向上させるために、900～950℃の温度で1～4時間曝露し、炉ごと製品を250～300℃まで冷却する高温黒鉛化焼鈍が行われます。 、そして空気中。 漂白領域でのこのような焼鈍により、セメンタイト Fe 3 C はフェライトとグラファイトに分解され、その結果、白色または半鋳鉄は灰色に変わります。
正規化。
単純な形状や小さな断面の鋳物は規格化の対象となります。 正規化は、850 ～ 900℃で 1 ～ 3 時間暴露し、その後空気中で鋳物を冷却しながら実行されます。 このような加熱により、カーボングラファイトの一部がオーステナイトに溶解します。 空気中で冷却した後、金属ベースはより高い硬度とより優れた耐摩耗性を備えたトルースタイトのようなパーライト構造を獲得します。 ねずみ鋳鉄の場合、焼ならしが使用されることは比較的まれで、焼入れと焼き戻しがより広く使用されます。
硬化。
ねずみ鋳鉄は焼入れすることで強度を高めることができます。 850～900℃に加熱し、水中で冷却することにより製造されます。 パーライト系鋳鉄とフェライト系鋳鉄の両方が焼入れ可能です。 鋳鉄の焼き入れ後の硬度はHB 450～500に達します。 焼入れ鋳鉄の組織にはマルテンサイトが含まれており、 かなりの量残留オーステナイトと黒鉛の析出。 ねずみ鋳鉄の強度と耐摩耗性を向上させる効果的な方法は、鋼を焼入れるのと同様の方法で行われる等温焼入れです。
ダクタイル鋳鉄 球状黒鉛を使用したものは、火炎硬化または高周波表面硬化が可能です。 この処理後の鋳鉄部品は、高い表面硬度と粘性のあるコアを持ち、衝撃荷重や摩耗によく耐えます。
合金ねずみ鋳鉄 そして 高強度マグネシウム鋳鉄 窒化処理が施される場合もあります。 窒化鋳鉄製品の表面硬度はHV600～800℃に達します。 このような部品は耐摩耗性が高くなります。 良い結果鋳鉄を硫化させます。 たとえば、硫化ピストンリングはすぐになじみ、摩耗に強くなり、耐用年数が数倍に延びます。
休暇。
焼入れ応力を緩和するために、焼入れ後に焼き戻しが行われます。 摩耗を目的とした部品には、200 ～ 250 ℃の温度で低温焼戻しが行われます。摩耗に使用されない鋳鉄鋳物には、500 ～ 600 ℃の高温焼戻しが施されます。硬化した鋳鉄を焼き戻すと、硬度が大幅に低下します。鋼を焼き戻しする場合よりも減少します。 これは、焼入れ鋳鉄の組織中に多量の残留オーステナイトが含まれていることと、マルテンサイトの焼き戻し抵抗を高める多量のシリコンが含まれていることによって説明されます。
ダクタイル鋳鉄の焼鈍の場合、白鋳鉄はおおよそ次のように使用されます。 化学組成：２．５〜３．２％Ｃ； 0.6〜0.9%のSi; 0.3-0.4%Μη; 0.1～0.2%のPと0.06～0.1%のS。
ダクタイル鋳鉄の焼鈍には 2 つの方法があります。
黒鉛化 アニーリング 中性環境では、セメンタイトのフェライトへの分解と炭素焼きなましに基づいています。
脱炭素化 アニーリング 燃焼炭素をベースとした酸化環境。
2番目の方法による可鍛鋳鉄の焼鈍には5～6日かかるため、現在は主に黒鉛化により可鍛鋳鉄が製造されています。 砂や湯口を取り除いた鋳物は、金属製の箱に梱包されるか、パレット上に置かれ、整然とした炉、チャンバー炉、その他の焼鈍炉で焼鈍されます。
アニーリングプロセスは黒鉛化の 2 段階で構成されます。 第 1 段階では、鋳物を 950 ～ 1000°C で 10 ～ 25 時間均一に加熱します。 次に、1 時間あたり 70 ～ 100 ℃の冷却速度で温度を 750 ～ 720 ℃まで下げます。 第 2 段階では、750 ～ 720 °C の温度で 15 ～ 30 時間の保持期間が与えられ、その後、鋳物は炉ごと 500 ～ 400 °C まで冷却され、この温度で鋳造物が鋳型に取り出されます。空気中で任意の速度で冷却されます。 950～1000℃の温度範囲でこのような段階的焼鈍を行うと、セメンタイトの分解（黒鉛化）が起こります。 このモードでの焼鈍の結果、可鍛鋳鉄の構造は、焼鈍された炭素 - グラファイトの巣を含むフェライト粒子で構成されます。
パーライト質可鍛鋳鉄は不完全焼鈍の結果として得られます。950〜1000℃で黒鉛化した後、鋳鉄は炉とともに冷却されます。 パーライト系ダクタイル鋳鉄の組織は、パーライトと焼鈍炭素から構成されます。
粘度を高めるために、パーライト状ダクタイル鉄は 700 ～ 750 °C の温度で球状化処理され、粒状のパーライト構造が形成されます。
可鍛鋳鉄の焼鈍プロセスをスピードアップするために、白鋳鉄製品は焼入れされ、その後 1000 ～ 1100 °C で黒鉛化が行われます。焼鈍中の硬化鋳鉄の黒鉛化の促進は、多量の物質の存在によって説明されます。焼入れ中に形成される黒鉛化中心の数。 これにより、硬化した鋳物の焼きなまし時間を 15 ～ 7 時間に短縮することができます。
熱の可鍛鋳鉄の加工。
強度と耐摩耗性を高めるために、可鍛鋳鉄には焼ならしや焼入れ、焼き戻しが行われます。 可鍛鋳鉄の焼きならしは、850〜900℃で1〜1.5時間この温度にさらし、空冷して行われます。 ワークピースの硬度が増加した場合は、650 ～ 680 °C で 1 ～ 2 時間の保持時間で高温焼き戻しを行う必要があります。