ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄の鋳物: 主な違いと適切なグレードの選択方法

機械工場でねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄のどちらを選択するかほど多くの議論を引き起こす材料の決定はほとんどありません。どちらも信頼性が高く広く使用されている鋳鉄ですが、目的は異なります。 Ningbo Chengen Machinery では、建設、農業、自動車、流体力発電の顧客向けに複雑な鋳造部品や機械加工部品を長年製造してきました。適切なアイアングレードを選択することが、長持ちする部品と早期に故障する部品の違いであることが何度もわかります。

ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄鋳物とは何ですか?

ねずみ鋳鉄は、鋳物が壊れたときの濃い灰色の破面からその名前が付けられました。ねずみ鉄中の炭素は、相互に結合した黒鉛フレークとして存在します。これらのフレークはねずみ鋳鉄に優れた振動減衰性と機械加工性を与えますが、同時に鋭い応力集中を引き起こし、延性と耐衝撃性を制限します。

球状鋳鉄とも呼ばれるダクタイル鋳鉄は、炭素が球状の黒鉛小塊の形で存在します。ノジュールは、注ぐ前に溶鉄にマグネシウムまたはセリウムを添加することによって形成されます。丸い黒鉛粒子はフレークのような内部ノッチを形成しないため、ダクタイル鋳鉄はねずみ鋳鉄よりもはるかに伸び、曲がり、衝撃を吸収できます。この 1 つの微細構造の違いにより、2 つの材料間のほぼすべての実際の比較が決まります。

主な機械的な違いの概要

材料の選択を容易にするために、図面を確認する前にお客様との簡単な比較表を使用します。これらの値は一般的な鋳造グレードの一般的な範囲であり、特定の部品を保証するものではありません。

この表は出発点であり、最終的な答えではありません。安全性が重要な部品の場合は、選択した材料を負荷条件と品質要件に照らして常に確認してください。

強度、延性、衝撃挙動

ダクタイル鋳鉄の最小引張強さは、通常、グレード 60-40-18 で 60,000 psi ですが、ねずみ鋳鉄の範囲は、クラス 20 の約 20,000 psi から高強度クラス 60 の約 60,000 psi です。極限強度よりも重要なのは、降伏後の挙動です。ダクタイル鋳鉄には規定の降伏強度があり、破損する前に塑性変形する可能性があります。ねずみ鋳鉄は依然として脆く、目に見える警告がほとんどないまま破損します。

これが、ボルトや荷重によって曲げや衝撃が生じるクランクシャフト、ギア、パイプフランジ、サスペンションブラケットにダクタイル鋳鉄が選ばれる理由です。対照的に、ねずみ鋳鉄は、圧縮されたままの部品や、衝撃を与えずに安定した荷重に耐える部品に適しています。ねずみ鋳鉄の鋭いグラファイトフレークは内部応力を高める働きをするため、この材料は局所的な歪みに耐える能力がほとんどありません。

振動減衰性、熱伝導性、耐摩耗性

ねずみ鋳鉄は振動減衰で有名です。フレークグラファイトは内部摩擦を生成し、この材料は非常に低い応力でも非弾性挙動を示します。そのため、ねずみ鋳鉄は、騒音や振動を吸収する必要がある機械ベース、エンジンブロック、ブレーキドラム、その他のコンポーネントに最適です。ダクタイル鋳鉄は黒鉛が球状であるため振動の減衰には劣りますが、疲労強度では勝ります。部品に繰り返し負荷がかかる場合、ダクタイル鋳鉄は繰り返し応力に耐えられるため、通常はより安全な材料となります。

また、ねずみ鋳鉄は熱をよりよく伝導する傾向があり、ブレーキローター、シリンダーヘッド、および同様の熱にさらされる部品に利益をもたらします。ダクタイル鋳鉄の熱伝導率が低いことが、構造用途において不利になることはほとんどありません。どちらの材料にもグラファイトが含まれているため、ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄鋳物は、潤滑条件下で自然に優れた滑り摩耗挙動を示すことがよくあります。

鋳造プロセスと被削性

本番環境での動作は、サービスのパフォーマンスと同じくらい重要です。ねずみ鉄は鋳造が最も簡単な金属の 1 つです。カーボンとシリコンの含有量が高いため、優れた流動性が得られるため、薄い壁、複雑なコア形状、微細な細部を収縮を抑えて充填できます。機械加工も美しく、壊れた切りくずは工具を冷却し、滑らかな仕上げを保ちます。これが、ねずみ鋳鉄が歴史的に複雑な住宅や装飾的な建築鋳物に使用されてきた理由です。

ダクタイル鋳鉄には、より高度な溶融制御が必要です。ノジュールを形成するマグネシウム処理はドロスや化学反応を引き起こす可能性があり、金属は冷却中にさらに収縮するため、供給とライザーの設計には細心の注意が必要です。ダクタイル鋳鉄の加工には、ねずみ鋳鉄ほど簡単に短い切りくずになるほど材料が脆くないため、厳密な設定、より鋭い刃先、および適切な速度が必要です。したがって、機械加工コストは若干高くなりますが、ダクタイル鋳鉄は熱処理が可能であり、多くの構造部品で鋼鍛造品を置き換えることができます。

ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄の選び方

新しい図面をレビューするときに使用する簡単なメンタル チェックリストは次のとおりです。

• 振動減衰、機械加工性、または部品コストの低さを優先する場合は、ねずみ鋳鉄を選択してください。
• きれいな充填と最小限の収縮が必要な複雑な薄肉鋳物にはねずみ鋳鉄を選択してください。
• 耐衝撃性、延性、疲労強度が必要な場合はダクタイル鋳鉄を選択してください。
• アクスル ブラケット、カップリング、吊り金具、圧力がかかるコンポーネントなどの安全性が重要な部品にはダクタイル鋳鉄を選択してください。
• 断面が大きく、部品に高い応力がかかる場合、ダクタイル鋳鉄は応力集中の影響を受けにくいため、ねずみ鋳鉄よりも安全です。

ねずみ鉄は、エンジン部品、ブレーキローター、ポンプ本体、工作機械のベースなどによく使われます。ダクタイル鋳鉄は、クランクシャフト、ギア、バルブ、パイプ継手、重機部品などに使用されます。多くのプロジェクトでは、全負荷履歴と加工シーケンスを考慮するまで、選択は明らかではありません。

鋳鉄が最終的な答えではない場合

そのチェックリストは鉄ファミリーをカバーしています。しかし、場合によっては、部品の要件によって、まったく異なる材料ファミリーが必要になることもあります。

建設および鉱山の重機では、ダクタイル鋳鉄を実用限界まで高めることができます。衝撃と疲労が支配的な場合、私たちの次のステップは、多くの場合、 合金鋼精密鋳造 これにより、天井の強度が高く、微細構造がより均一になります。

建設・鉱山重機用合金鋼精密鋳造品 土木作業、採掘、吊り上げ装置用に設計されたこれらのインベストメント鋳造コンポーネントは、高い強度、耐摩耗性、衝撃靱性を備えています。ダクタイル鋳鉄が限界に達する可能性がある厳しい使用条件に適しています。 製品を見る→

天候、湿気、繰り返しの乗客の荷重にさらされる鉄道輸送部品の場合、耐食性が決定的な要素となります。ステンレス鋼の精密鋳造は、複雑な形状を可能にしながら、塗装されたねずみ鋳鉄またはダクタイル鋳鉄部品が発生する可能性がある錆の問題を回避します。

ステンレス鋼精密鋳造レール輸送コンポーネント インベストメント鋳造によって 304 または 316 ステンレス鋼から作られたこれらの部品には、地下鉄の手すりや室内付属品が含まれます。耐腐食性があり、天候、湿気、乗客の荷重にも耐えられるため、鉄道用途に最適です。 製品を見る→

また、これまで部品が鉄鋳物であったが、新しい設計では軽量化が必要な場合、アルミニウム ダイカストが代替品として比較されます。工業用ポンプ ハウジングと油圧バルブ ボディは、圧力の完全性を犠牲にすることなく重量削減が重要となる典型的な例です。

アルミダイカストポンプハウジングと油圧バルブボディ 高圧アルミニウム ダイカストにより、ポンプとバルブ用の軽量で耐腐食性のコンポーネントが実現します。石油化学、水処理、建設機械に適しており、鉄と比べて重量を軽減しながら圧力の完全性を維持します。 製品を見る→

鋳造と機械加工を理解するパートナーと協力する理由

素材を選ぶだけで仕事は半分に過ぎません。鋳造品は、機械加工、検査が行われ、公差内に納入されるまで完成しません。当社は、鋳造、鍛造、CNC 加工、二次加工を 1 つ屋根の下で組み合わせるために Chengen を構築しました。これは、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄を推奨する場合、その材料の固有の挙動に基づいて加工プロセスを設計できることを意味します。当社の統合アプローチについて詳しくは、 ページについて 。図面があり、部品の材料を正直に比較したい場合は、 私たちのチームに連絡してください 見積もりのために。

結論: どちらのマテリアルもデザイン ツールボックスに入れる価値があります

ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄はそれぞれ、現代の製造において明確な役割を持っています。ねずみ鋳鉄は経済的で安定しており、振動吸収性に優れています。ダクタイル鋳鉄は、構造部品や安全性が重要な部品に必要な強度と靱性を追加します。正しい選択をするには、引張チャートを一目見るだけでは不十分です。部品の形状、荷重のかかり方、加工方法を理解する必要があります。 Chengen では、喜んでお客様と協力してその決定を進めてまいります。適切な材料を選択し、適切なプロセスを実行すれば、部品は何年も使い続けることができます。