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鉄鉱石を炉で溶かすと、鉄鉱石がより強く、より可鍛性になります。冶金学者は、溶けた金属を型に流し込み、冷却して固化させて鋳鉄を製造します。炉の温度と溶鉄に追加された材料、つまり「バインダー」によって、完成品の正確な特性が決まります。延性のある鉄と可鍛性のある鉄はどちらも鉱石の精錬によって形成されますが、これら2つのタイプの金属にはいくつかの違いがあります。
意味
可鍛性のある素材を割れたり壊したりせずに別の形状にハンマーで打つことができます。延性材料は、ワイヤーなどの長く細いフィラメントに伸ばすことができます。鉄に関しては、これらの用語はやや誤解を招きやすいものです。どちらのタイプの鉄もハンマリングによく反応し、さらにフィラメントに伸ばすことができます。しかし、ダクタイル鉄の場合、これはより広範囲に発生します。
開発
「グレー」と「ホワイト」として知られる最初の形の鋳鉄は、非常に壊れやすく、圧縮下で亀裂が発生しやすいことが判明しました。大幅に改善された可鍛鋳鉄は、成形が容易で、もろくなりませんでした。 1943年までは、鋳鉄の主要な形態が残っていました。そのとき、American International Nickel Co.の研究所のKeith Dwight Millisは、さらに強力で柔軟性のある金属であるダクタイル鉄を開発しました。
製造
可鍛性鉄を製造するために、鋳造労働者は鉄鉱石を溶解し、型に注ぐことによってそれを急速に冷却します。ゆっくりと冷やす前に、最大92時間、摂氏926.5度まで再加熱します。この焼戻しまたは「焼鈍」プロセス中に、労働者はヘマタイト鉱石を追加します。ダクタイル鋳鉄の製造は簡単です。鋳造労働者が鉄鉱石を溶かすとき、彼らはセリウム、ナトリウムまたはマグネシウムを追加します。得られた合金は、金型に溶かされ、放冷されます。
組成
可鍛鉄のリンギングプロセスにより、小さな不規則な形状の炭素粒子が形成されます。それらは、初期の鋳鉄よりも金属に強度と柔軟性を与えます。ダクタイル鋳鉄では、溶融中に追加された材料は、より規則的な炭素球を形成するのに役立ちます。この回転楕円体の構成により、金属の内部の傷が少なくなり、金属がより強くなり、可鍛性よりも湾曲、ねじれ、伸張が成功します。
成形
可鍛鋳鉄を鋳造して成形すると、冷却するとかなり引っ込みます。鋳造冶金学者は、望ましい形状を実現するために、「フィーダー」として知られている溶融鉱石でモールドを覆う必要があります。ダクタイル鋳鉄は、モールド内で固化するため、可鍛鋳鉄よりもはるかに収縮しません。この収縮がないことにより、延性鉄は、可鍛鉄よりも鋳造プロセスによって引き起こされる内部欠陥や弱点を形成する可能性が低くなります。
プロパティ
冶金学者は、元の長さより18〜30％長いダクタイル鋳鉄の5 cm試験サンプルを抽出できます。一方、可鍛鉄は10％だけ長くなります。ダクタイル鋳鉄は、可鍛鋳鉄よりも「弾性限界」が高く、高い負荷と高い温度に耐えることができます。しかし、アメリカの鋳造工場カークパトリックによれば、薄い部品やシートを成形する場合、可鍛鉄が最適です。
費用
ダクタイル鋳鉄は、より少ない金属フィーダーを使用します。また、可鍛性鉄よりも少ない加熱で済むため、消費エネルギーが少なくなります。これらの考慮事項は、メーカーが延性のある鉄よりも延性のある鉄を生産する方がはるかに安価であることを示しています。
用途
どちらのタイプの鉄も丈夫で耐久性があり、新しい形状に加工するのに適しています。ダクタイル鋳鉄は、パイプや、クランクシャフト、トラックの車軸、ホイールハブなどの自動車部品の製造に使用されます。可鍛鋳鉄は、平らにしたりハンマーで打ったりする必要がある場合に非常に適しています。冶金学者は、通常、サポートやゲートなどの「錬鉄」アイテムに使用します。