ダクタイル鋳鉄と鋳鉄: 性能と耐久性の主な違いを理解する

工業生産およびエンジニアリング用途では、 ダクタイル鋳鉄 そして 鋳鉄 は一般的に使用される 2 つの材料です。構成や製造プロセスは似ていますが、性能と耐久性の点では大きく異なり、さまざまな用途に適しています。

1. 素材構成の違い

鋳鉄

鋳鉄は主に鉄、炭素 (2 ～ 4%)、シリコンで構成され、マンガンや硫黄などの他の元素が少量含まれています。炭素含有量が高いため、鋳鉄は複雑な形状に容易に鋳造できますが、本質的に脆くなります。鋳鉄中の炭素は主にグラファイトの形で存在し、これにより材料に優れた圧縮強度が与えられますが、引張強度も不足します。この脆さにより、材料の伸びや衝撃に対する耐性が制限されます。

ダクタイル鋳鉄

球状鋳鉄としても知られるダクタイル鋳鉄は、鋳鉄と同様の組成を持っていますが、鋳造プロセス中に少量のマグネシウムが添加されています。これにより、グラファイトが球状（球状）の形状になり、材料の特性が大幅に向上します。球状黒鉛構造により、ダクタイル鋳鉄は従来の鋳鉄よりもはるかに高い引張強度と延性を実現します。この材料は鋳鉄の優れた鋳造特性を保持しており、柔軟性と靭性が追加され、より幅広い用途に適しています。

2. 強度と耐久性

強度と耐久性 of Cast Iron

鋳鉄はその優れた性質で知られています 圧縮強度 、これにより、かなりの圧力に耐えることができます。そのため、エンジンブロック、パイプ、機械ベースなどの用途に最適です。ただし、鋳鉄は脆く、引張応力 (引っ張り力) や衝撃を受けると十分に機能しません。その結果、動的または周期的な負荷がかかると、亀裂や破損が発生しやすくなります。鋳鉄は、柔軟性よりも圧縮強度が重要な、静的な非衝撃荷重の用途に最適です。

強度と耐久性 of Ductile Iron

ダクタイル鋳鉄は、その球状黒鉛構造により、はるかに優れた性能を発揮します。 抗張力 そして より優れた耐衝撃性 鋳鉄よりも。破損することなく、より高い負荷やより動的応力に耐えることができます。このため、ダクタイル鋳鉄は、自動車のサスペンション部品、鉱山機械、重機など、振動、衝撃、または周期的負荷を受ける部品に最適な材料となっています。長期耐久性の観点から見ると、ダクタイル鋳鉄は疲労や衝撃に対する耐性が強化されているため、高性能用途に最適です。

3. 耐衝撃性と耐疲労性

鋳鉄の耐衝撃性

鋳鉄は脆いため、 耐衝撃性 。鋳鉄は急激な衝撃や変動荷重を受けると、割れや破損を起こしやすくなります。これにより、部品が定期的に衝撃や動的力を受ける用途での使用が制限されます。

ダクタイル鋳鉄の耐衝撃性

ダクタイル鋳鉄の方が大幅に優れています 耐衝撃性 延性（柔軟性）があるため、鋳鉄よりも優れています。球状グラファイト構造により、ひび割れすることなく衝撃や変形を吸収できるため、大きな衝撃応力がかかる用途に最適です。ダクタイル鋳鉄コンポーネントは、圧力下で曲げたり伸ばしたりして元の形状に戻ることができるため、困難な条件下でも構造的完全性を維持できます。

4. 被削性

被削性 of Cast Iron

鋳鉄は次のようなことで知られています。 優れた機械加工性 これは主にグラファイト含有量が高いためです。グラファイトは機械加工プロセス中に潤滑剤として機能し、工具の摩耗を軽減し、材料の成形を容易にします。ただし、鋳鉄は脆いため、慎重に扱わないと加工中に破損したり欠けたりする可能性があり、加工が困難になる可能性があります。

被削性 of Ductile Iron

ダクタイル鋳鉄は、強度が高く、構造が丈夫であるため、鋳鉄よりも機械加工がわずかに困難です。優れた機械加工性を維持していますが、効果的に作業するにはより強力な切削工具と技術が必要です。ただし、鋼などの他の高強度材料と比較すると、ダクタイル鋳鉄は依然として機械加工が比較的容易であり、精密用途で優れた結果をもたらします。

5. 耐食性

耐食性 of Cast Iron

鋳鉄は一般に中程度の 耐食性 特に水道管や低温環境で使用する場合は注意が必要です。ただし、高温や酸性環境にさらされると錆びたり劣化したりすることがあります。時間の経過とともに、鋳鉄製コンポーネントは腐食し、寿命と有効性が低下する可能性があります。

耐食性 of Ductile Iron

ダクタイル鋳鉄は鋳鉄と同様の耐食性を備えていますが、特にエポキシやペイントなどの保護仕上げでコーティングされた場合、過酷な環境でより優れた性能を発揮します。ダクタイル鋳鉄の優れた靭性と耐久性により、廃水システム、水道パイプライン、化学処理装置などの腐食環境での用途に最適です。適切に処理すると、ダクタイル鋳鉄部品は鋳鉄部品よりも耐腐食性に優れ、長持ちします。

6. コスト比較

鋳鉄のコスト

鋳鉄は、その組成と製造プロセスが単純であるため、比較的安価に製造できます。鋳鉄はコスト効率が高いため、高強度が主な関心事ではない多くの用途にとって魅力的な選択肢となります。手頃な価格なので、幅広い標準的な低ストレス用途に適しています。

ダクタイル鋳鉄のコスト

ダクタイル鋳鉄は、マグネシウムを導入して球状黒鉛構造を形成するために追加の手順が必要なため、鋳鉄よりも高価です。ただし、要求の厳しいアプリケーションでは優れたパフォーマンスを発揮するため、多くの場合、より高い初期コストが正当化されます。長期的には、ダクタイル鋳鉄の耐久性、耐衝撃性、動的荷重に耐える能力により、メンテナンスや部品交換のコストが削減され、大幅なコスト削減が可能になる可能性があります。

7. アプリケーション

アプリケーション of Cast Iron

鋳鉄は、高い圧縮強度は必要だが、高い柔軟性や耐衝撃性は要求されない用途に広く使用されています。一般的なアプリケーションには次のものがあります。

• エンジンブロック
• 機械ベース
• 水道管と暖房管
• 調理器具

アプリケーション of Ductile Iron

ダクタイル鋳鉄は、強度、柔軟性、耐衝撃性に優れているため、動的荷重や周期荷重がかかる高性能用途に使用されています。その主な用途には次のようなものがあります。

• 自動車部品（サスペンション部品、クランクシャフトなど）
• 重機および鉱山機械
• パイプシステム（特に下水および給水パイプライン）
• 航空宇宙部品

8. 性能比較表