ダクタイル鋳鉄

ダクタイル鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄[ ^1]、SG鉄とも呼ばれるダクタイル鋳鉄は、 1943年にキース・ミリスによって発見された黒鉛を多く含む鋳鉄の一種です。^[2]ほとんどの種類の鋳鉄は引張強度に弱く脆いですが、ダクタイル鋳鉄は球状黒鉛を多く含むため、耐衝撃性と耐疲労性がはるかに優れています。

オーガスタス・F・ミーハンは、 1931年1月に、鉄にケイ化カルシウムを接種してダクタイル鋳鉄を製造する技術で米国特許第1,790,552号を取得した。このダクタイル鋳鉄は後にミーハナイトとしてライセンス供与され、2024年現在も製造されている。1949年10月、 INCOに勤務していたキース・ドワイト・ミリス、アルバート・ポール・ガニバン、ノーマン・ボーデン・ピリングは、ダクタイル鋳鉄製造用のマグネシウムを使用した鋳造鉄合金で米国特許第2,485,760号を取得した。 ^{[3][アップデート]}

ダクタイル鋳鉄は単一の材料ではなく、微細構造を制御することで幅広い特性を持たせることができる材料群の一部である。この材料群に共通する特徴は、黒鉛の形状である。ダクタイル鋳鉄では、黒鉛はねずみ鋳鉄のような薄片ではなく、結節状になっている。鋭い黒鉛薄片は金属マトリックス内に応力集中点を作り出すのに対し、丸い結節は亀裂の発生を抑制し、合金名の由来となっている高い延性をもたらす。^[5]結節形成は、結節形成元素を添加することで達成される。最も一般的な元素はマグネシウム（マグネシウムの沸騰温度は 1100 °C、鉄の融点は 1500 °C）で、最近ではあまり使われないがセリウム（通常はミッシュメタルの形）である。^[6]テルルも使用されたことがある。ミッシュメタルの成分であることが多いイットリウムも、結節形成剤として研究されてきた。

オーステンパ処理ダクタイル鋳鉄（ADI、すなわちオーステナイト焼戻し^[7]）は1950年代に発見されましたが、商業化され成功を収めたのは数年後のことでした。ADIでは、冶金組織は高度な熱処理プロセスによって操作されます。 ^[要出典]

銅やスズなどの元素を加えると、引張強度と降伏強度が増すと同時に延性が低下することがあります。合金中の鉄の 15～30% をさまざまな量のニッケル、銅、またはクロムで置き換えると、耐食性が向上します。その他のダクタイル鉄の組成には、少量の硫黄も含まれることがよくあります。

グラファイト形成元素としてのシリコンは、酸化防止効果を高めるために部分的にアルミニウムに置き換えることができる。^[9]

ダクタイル鋳鉄の年間生産量の多くは、水道管や下水道管に使用されるダクタイル鋳鉄管の形で生産されています。ダクタイル鋳鉄管は、 PVC、HDPE、LDPE、ポリプロピレンなどのポリマー材料と競合しますが、これらはすべて鋼鉄やダクタイル鋳鉄よりもはるかに軽量で、柔らかくて弱いため、物理的な損傷から保護する必要があります。

ダクタイル鋳鉄は、アルミニウムを超える強度が求められるものの、より高価な鋼鉄は必ずしも必要ではない多くの自動車部品に特に役立ちます。その他の主な産業用途には、オフロード ディーゼル トラック、クラス 8 トラック、農業用トラクター、油井ポンプなどがあります。風力発電業界では、ハブや機械フレームなどの構造部品にダクタイル鋳鉄が使用されています。ダクタイル鋳鉄は、大きくて複雑な形状や高 (疲労) 負荷に適しています。

多くのピアノハープ（ピアノの弦を固定する鉄板） にはダクタイル鋳鉄が使用されています。

バイスにはダクタイル鋳鉄が使われています。以前は、通常の鋳鉄や鋼が一般的に使用されていました。ダクタイル鋳鉄の特性により、高価で鋳造性の悪い鋼を使用せずに、鋳鉄よりも強度と耐久性が大幅に向上します。

• 可鍛性鉄
• 錬鉄

• スミス、ウィリアム F.; ハシェミ、ジャバド (2006)、材料科学と工学の基礎(第 4 版)、マグロウヒル、ISBN 0-07-295358-6。
• Erfanian-Naziftoosi、Hamid Reza (2012)、「2.11% Al オーステンパ処理ダクタイル鋳鉄の微細構造と特性に対する等温熱処理時間の影響」、Journal of Materials Engineering and Performance、21 (8): 1785–1792、Bibcode :2012JMEP...21.1785E、doi :10.1007/s11665-011-0086-y、S2CID  55925760。

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• ダクタイル鋳鉄協会
• ダクタイル鉄管研究会