球状黒鉛鋳鉄について知る

球状黒鉛鋳鉄(SGアイアン)は、現代のエンジニアリングや製造業において重要な材料となっている。高強度、良好な延性、耐疲労性などの優れた特性により、SG鋳鉄は自動車、機械、建設産業などで幅広く使用されている。この材料は、鋳鉄の通常の薄片状黒鉛構造を球状構造に変換する精巧なプロセスを用いて製造され、性能を大幅に向上させている。

この記事では、産業界で要求の厳しい用途に好まれる材料である球状黒鉛鋳鉄の組成、製造工程、特性、用途、利点についてお伝えします。

球状黒鉛鋳鉄とは？

球状黒鉛鋳鉄（またはダクタイル鋳鉄）は、溶融鋳鉄にマグネシウムを添加して形成される高強度材料です。溶融物に鉱物を添加することで、鋳鉄中の黒鉛が凝固時に球状（ノジュール）になり、通常のねずみ鋳鉄に見られるフレーク構造とは対照的になります。その結果、鋳鉄の鋳造性と鋼鉄の機械的性能を併せ持つハイブリッド材料となり、ねずみ鋳鉄よりも汎用性が高く、強靭になる。

球状黒鉛のこれらの構造は、ねずみ鋳鉄の脆さを回避し、SG鋳鉄が前者よりも応力を分散・吸収するのに役立つ。このような特性により、高強度、高靭性、耐摩耗性の様々な用途に使用されている。

球状黒鉛鋳鉄はどのようにして作られるのか？

SGアイアンは、「ノジュライジング」または「ダクチライジング」と呼ばれる工程を経て製造される。この工程では、溶けた鋳鉄に少量のマグネシウム（場合によってはセリウム）を加えます。マグネシウムは鉄の炭素と反応し、黒鉛を球状にする。

鋳造工程は綿密に管理されており、温度と化学組成の管理に関しては優れた性能が要求される。この工程は一般的に以下のステップで構成される：

• メルティング
• マグネシウムの添加
• キャスティング

その後、鋳物を適切な形状に機械加工することができる。従来のねずみ鋳鉄よりも優れた引張強さ、延性、耐疲労性により、完成品は機械的特性が向上します。

SGアイアンと伝統的な鋳鉄の比較

球状黒鉛鋳鉄の組成

球状黒鉛鋳鉄は通常、鉄でできている、 カーボン珪素、マンガン、硫黄、リン。SG鉄と非製造SGの主な違いは、マグネシウムまたは他の結節化代表物質が配合されていることで、その結果、黒鉛が丸い結節として形成される。これにより、特に強度、靭性、耐摩耗性などの特性が向上する。

代わりに、ねずみ鋳鉄は薄片状の黒鉛組織を持つ。ねずみ鋳鉄は鋳造が容易で機械加工性も良いが、薄片状黒鉛組織のため比較的脆く、応力下で破壊しやすい。SG鋳鉄の場合、黒鉛組織が球状であるため、機械的特性、特に引張強さと疲労特性が著しく向上する。

ねずみ鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄の違い

微細構造：ねずみ鋳鉄では、黒鉛組織は大きく、角ばった構造をしている。 けずり.このため、引張強さが低く、延性が低いなど、機械的特性が劣る。鋳物とは異なり、SG鉄は球状または結節状である。 グラファイト鋳造よりも応力分布がよく、鋳造に伴う脆さを防ぐことができる。

強度：SG鋳鉄はねずみ鋳鉄よりも引張強度がかなり高い。ねずみ鋳鉄は確かに非荷重用途に有用ですが、応力がかかると割れやすくなります。

延性：黒鉛の結節が球状であるため、SG鋳鉄はねずみ鋳鉄よりも著しく延性が高い。一方、ねずみ鋳鉄は黒鉛が薄片状であるため脆く、引張応力下で早期に割れが発生する。

用途SG鋳鉄は、その優れた鋳造技術により、自動車部品（エンジンブロックやクランクシャフトなど）、重機、配管システムなどの高応力環境に最適です。ねずみ鋳鉄は脆いため、機械ベース、調理器具、装飾品など、強度や延性が重要でない用途によく利用される。

球状黒鉛鋳鉄の種類

球状黒鉛鉄グレード

SG鉄にはいくつかの等級があり、それぞれ異なる機械的特性を持ち、異なる用途に使用されています。最も一般的に使用されている等級制度のひとつにASTM A536があり、SG鉄を3つの主要な等級に分類しています：

• グレード60-40-18

引張強さ60,000psi、降伏強さ40,000psi、伸び18%。一般的に自動車部品、産業機器などに使用される。

• グレード80-55-06：

引張強度を向上させ、圧力容器や重機など、より厳しい用途に使用される。

• グレード100-70-03：

最大限の引張強度を得るために繊維の割合が多く、航空宇宙や高性能自動車部品などの非常に応力のかかる用途によく見られる。

SGダクタイル鋳鉄

球状黒鉛鋳鉄のもう1つのタイプはSGダクタイル鋳鉄で、銅などの合金元素の添加により延性が高くなっている、 ニッケルまたはクロム。この材料は特に、高強度と高延性の両方が要求される用途、例えば自動車のサスペンション部品、パイプ、産業機械などに適用される。

球状黒鉛鋳鉄の特性

引張強度

sg鉄の引張強度は非常に高い。球状のグラファイトノジュールにより、規則正しい層状構造を持ち、耐荷重用途での強度を高めています。

延性と靭性

球状黒鉛鋳鉄は延性と靭性に優れている。結節状黒鉛の微細構造により、材料は応力下でも割れることなく変形するため、靱性は鋳鉄よりもはるかに高くなります。 ねずみ鋳鉄.これにより、SGアイアンにヘビーデューティー用途に不可欠な衝撃吸収能力と応力吸収能力が付与される。

耐疲労性

また、球状黒鉛の使用により、疲労特性も向上している。その結果、SGアイアンは、自動車機能や重機など、部品が繰り返し応力や振動を受ける用途に適している。

球状黒鉛鋳鉄組織

球状黒鉛鋳鉄は、鋳鉄中の黒鉛の粒子が、鋳鉄中の黒鉛の粒子を構成する微視的な構造を持っている。 グラファイト オーステナイトマトリックス中の遊離黒鉛は、金属マトリックス系に有益な球状をとる。黒鉛ノジュールの形成は、マトリックス中に均質に懸濁し、材料に均質な機械的特性を与える。

鉄のSGは何を意味するのか？

SGとは「球状黒鉛（Spheroidal Graphite）」の略で、一般的には「ダクタイル鋳鉄（Ductile Iron）」と同じ意味で使われています。SGは、ダクタイル鋳鉄の一種で、フィットプラントや熱処理プラントによって、より高い強度、靭性、耐摩耗性などの材料特性を向上させることができます。それは一種の 鋳鉄ダクタイル鋳鉄として知られる鋳鉄の中間品質（レベル2）を検索する。ダクタイル鋳鉄は、球状黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鉄とも呼ばれ、高珪素鉄から開発された新開発の合金である。

球状黒鉛鋳鉄の用途

自動車産業

世界のSG鉄パイプ市場の自動車最終用途分野には、エンジンブロック、クランクシャフト、ブレーキ部品、その他様々な部品の鋳造が含まれる。高い強度、耐疲労性、靭性により、絶え間ない応力と摩耗にさらされる重要な自動車部品に適している。

パイプと継手

SGアイアンは耐食性と機械的特性に優れているため、上下水道パイプラインやその継手にも使用されている。圧力に耐え、腐食に強いため、特に過酷な条件下での使用に適しています。

重機

SGアイアンで作られる製品には、ギア、アクスル、ハウジングなどの重機部品が多い。

球状黒鉛鋳鉄の利点

強化された強さ

他の素材よりも高い引張強度を持つため、高性能の用途に使用できる。衝撃や応力を吸収する性質があるため、故障の可能性を最小限に抑えることができます。

費用対効果

SGアイアンは、特性が大幅に改善された素材でありながら、鋼鉄などの他の高強度素材に比べて比較的安価なままである。また、長寿命で性能の良い部品を安価に必要とする部門にとって、大きな価値を提供します。

汎用性

SGアイアンは、その耐食性から自動車や機械部品、配管、建築部品など多様な用途に使用されている。クラウドコンピューティングの柔軟性という万能性により、最も広く利用されている素材のひとつとなっている。

球状黒鉛鋳鉄の課題

生産コスト

SG鋳鉄の製造はねずみ鋳鉄より複雑で、結節剤を加えるとコストが上がる。しかし、SG鋳鉄の利点は通常、高コストを上回る。

鋳造欠陥

すべての鋳造材料と同様に、SGアイアンにも引け、気孔、介在物などの欠陥が発生する可能性があります。しかし、これらの問題は、適切な品質管理と鋳造方法によって軽減することができます。

球状黒鉛鋳鉄の将来動向

技術の進歩

これは、3D鋳造や精密鋳造のような優れた鋳造技術によってさらに助長されている。これらの開発により、メーカーはますます複雑な形状を形成できるようになり、同時に材料の無駄を減らすことができる。

持続可能性

SGアイアンは、産業界がより環境に優しい選択肢を求める中、そのギャップを埋めることになりそうだ。SGアイアンは耐久性に優れ、リサイクル可能であるため、持続可能な製造方法に大きな影響を与える。

結論

球状黒鉛鋳鉄は、従来の鋳鉄よりも明確な利点を持つ、多用途で高性能な材料です。その優れた強度、延性、多用途性により、様々な産業で使用されています。この材料特性は、特に製造技術の将来的な発展に伴い、様々な場面でSG鋳鉄の使用を促進する可能性がある。