グレー鉄

ねずみ鋳鉄は、黒鉛組織を持つ鋳鉄の一種です。黒鉛の存在により、形成される破断面が灰色になることからその名が付けられました。 ^{[ 1 ]}重量ベースでは最も一般的な鋳鉄であり、最も広く使用されている鋳造材料です。^{[ 2 ]}

ねずみ鋳鉄は、内燃機関のシリンダーブロック、ポンプハウジング、バルブボディ、電気ボックス、装飾鋳物など、部品の引張強度よりも剛性が重要なハウジングに使用されます。ねずみ鋳鉄の高い熱伝導率と比熱容量は、鋳鉄製の調理器具やディスクブレーキローターの製造によく利用されます。 ^{[ 3 ]}

貨物列車のブレーキに広く使われていた灰色のブレーキは、騒音公害への懸念から欧州連合では大幅に削減されている。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}例えば、ドイツ鉄道は、 2020年12月に施行された法律を遵守するためもあり、2019年までに53,000両の貨車（保有車両の85%）の灰色のブレーキをより新しく静かなモデルに交換した。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

黒鉛組織を得るための典型的な化学組成は、重量比で炭素2.5～4.0%、ケイ素1～3%です。黒鉛はねずみ鋳鉄の体積の6～10%を占めることがあります。ケイ素は白鋳鉄とは異なりねずみ鋳鉄を作る上で重要です。これは、ケイ素が鋳鉄中の黒鉛安定化元素であり、合金が炭化鉄ではなく黒鉛を生成するのを助けるからです。ケイ素が3%の場合、炭素はほとんど炭化鉄として化学形態で保持されません。黒鉛化に影響を与えるもう1つの要因は凝固速度です。速度が遅いほど、炭素が拡散して黒鉛に蓄積する時間が長くなります。適度な冷却速度ではよりパーライト質のマトリックスが形成され、速い冷却速度ではよりフェライト質のマトリックスが形成されます。完全にフェライト質のマトリックスを得るには、合金を焼きなましする必要があります。^{[ 1 ] [ 11 ]}急速冷却は黒鉛化を部分的または完全に抑制し、白鋳鉄と呼ばれるセメンタイトの形成につながります。^{[ 12 ]}

グラファイトは三次元の薄片の形状をとる。二次元では、研磨面として、グラファイトの薄片は細い線のように見える。グラファイトには目立った強度がないため、空隙として扱うことができる。薄片の先端は、応力が集中する既存のノッチとして機能し、そのため脆性的な挙動を示す。^{[ 12 ] [ 13 ]}グラファイトの薄片が存在するため、グラファイトの薄片に沿って容易に割れる傾向があるため、ねずみ鋳鉄は容易に機械加工できる。ねずみ鋳鉄は減衰能力も非常に優れているため、工作機械の取り付けのベースとしてよく使用される。

米国では、ねずみ鋳鉄の最も一般的な分類はASTM International規格A48です。^{[ 2 ]}この規格では、ねずみ鋳鉄を最小引張強度（1平方インチあたりのポンド千単位、ksi）に対応するクラスに分類しています。たとえば、クラス20のねずみ鋳鉄は、最小引張強度が20,000 psi（140 MPa）です。クラス20は炭素当量が高く、フェライトマトリックスです。クラス40までの高強度ねずみ鋳鉄は、炭素当量が低く、パーライトマトリックスです。クラス40を超えるねずみ鋳鉄は、固溶強化を行うために合金化が必要であり、熱処理によってマトリックスを改質します。クラス80は最高クラスですが、非常に脆いです。^{[ 12 ]} ASTM A247も、グラファイト構造を記述するためによく使用されます。ねずみ鋳鉄を扱う他のASTM規格には、ASTM A126、ASTM A278、ASTM A319などがあります。^{[ 2 ]}  

自動車業界では、SAE International (SAE) 規格SAE J431がクラスではなくグレードを指定するために使用されます。これらのグレードは、引張強度とブリネル硬度の比率の尺度です。^{[ 2 ]}さまざまなグレードの引張弾性率の変動は、材料中のグラファイトの割合を反映しています。このような材料は強度も剛性もなく、グラファイトが占める空間は空隙のように機能し、スポンジ状の材料を作り出します。

ねずみ鋳鉄は、比較的低コストで、切削加工が良好なため、一般的な工業用合金です。これは、黒鉛が切削面を潤滑し、切りくずを細かくするためです。また、黒鉛片が自己潤滑するため、焼き付きや摩耗に対する耐性も優れています。さらに、黒鉛はエネルギーを吸収して熱に変換するため、ねずみ鋳鉄に優れた減衰能力を与えます。 ^{[ 3 ]}ねずみ鋳鉄は、高温でも加工（鍛造、押出、圧延など）できません。

ねずみ鋳鉄は、黒鉛組織を形成しない他の鋳鉄よりも凝固収縮が少ない。シリコンは優れた耐食性と鋳造時の流動性の向上を促進する。^{[ 12 ]}ねずみ鋳鉄は一般的に溶接しやすいと考えられている。^{[ 16 ]}より現代的な鉄合金と比較すると、ねずみ鋳鉄は引張強度と延性が低いため、衝撃や振動に対する耐性はほとんどない。^{[ 16 ]}

• ミーハナイト

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th  ed.), Wiley, ISBN 9780471033066。
• シュヴァイツァー、フィリップ A. (2003)、金属材料、CRC Press、ISBN 9780203912423。
• スミス、ウィリアム F.、ハシェミ、ジャヴァド (2006)、材料科学と工学の基礎(第 4 版)、マグロウヒル、ISBN 9780072921946。

• ステファネスク、ドル・マイケル（2002）、『鋳造凝固の科学と工学』、シュプリンガー、ISBN 978-0-306-46750-9。