●鋳鉄【ちゅうてつ】

鋳物用鉄で，通常炭素 C3～5%，ケイ素 Si1.4～2.5%，マンガン Mn0.3～2.0%，ほかにリン，硫黄などの不純物を含む。銑鉄，屑鉄をキュポラ，アーク炉などで組成を調整し溶製する。展延性は悪いが，融点が低く流動性がよいので，鋳造に適する。成分のうちケイ素は炭素を遊離黒鉛化し，マンガンはこれをセメンタイト化する作用がある。普通品はだいたい Si/Mn比3～6で黒鉛が析出し，破面がねずみ色なので鼠鋳鉄また灰鋳鉄という。析出黒鉛は湾曲した特有の形で片状黒鉛といわれ，鋳造時に温度，冷却速度を入念に調整すると細かく分散析出して機械的性質のよい，いわゆる高級鋳鉄となる。C～2.5%，Si～0.7%とやや低いものは炭素がすべてセメンタイトとなり，破面が白く光るので白鋳鉄といわれ，可鍛鋳鉄の素材とされる。ねずみと白の中間品は両組織が混合するのでまだら鋳鉄という。しかしこの組織変化には冷却速度も大きく影響し，急冷すると白鋳鉄化しやすい。それでケイ素のやや低い鋳鉄を鋳込むとき，鋳面に冷やし金を当てて急冷するとその部分だけ硬い白鋳鉄となる。これをチルド鋳物という。また鋳鉄にセリウム，マグネシウムなどを少量添加して黒鉛が球状化し，著しく可鍛性を増したものを球状黒鉛鋳鉄という。その他材質の強度，耐食性，耐熱性などを増すためにニッケルやクロムなどの元素を添加した特殊鋳鉄もある。これら鋳鉄の用途はその性能に応じ非常に多種多様で，普通鋳鉄だけでも，鋳造性のよいことを利用した薄肉の風呂釜，鍋，ラジエータ，また電車の抵抗用グリッド，機械のベッド，ケース，シリンダや歯車などの部品，ピストンリング，土建用品，鋳型などがある。鋳鉄は摩耗に強いが，多少摩耗すると黒鉛が剥落して摩耗面にはさまり，よい潤滑作用をするので軸受としても用いられる。普通の鼠鋳鉄の引張り強さは 15～25 kg/mm² ，ブリネル硬さ H_B 200～250程度，品種によってはもう少し強いものもある。鋼を鋳型に鋳込んだものを鋳鋼品と呼び，炭素鋼，溶接構造用，低合金，ステンレス鋼，耐熱鋼，高マンガン鋼鋳鋼品などがある。

炭素を2.0～4.5パーセント程度ふくむ鋳物用の鉄。機械加工が容易であるが、衝撃力に弱い。普通鋳鉄・高級鋳鉄・特殊鋳鉄・可鍛鋳鉄などに分類される。いてつ。

⇒ちゅうてつ（鋳鉄）

鋳物用に使われる高炭素の鉄。現代は鉄の時代といわれ、構造物や機械の基礎材料として広く用いられている。この鉄は鋼(はがね)と鋳鉄とに大別され、前者は炭素含有量が2％以下（ほとんどの鋼は1％以下）で圧延や線引きなどの塑性加工に適するが、後者は炭素含有量が2％以上（ほとんどの鋳鉄は3％以上）で溶融点が低く、鋳型内での流動も容易で鋳物用金属として広く用いられる。鋳物は鋳鉄のほかに鋼や銅合金や軽合金によってもつくられるが、鋳物全体のうち鋳鉄製のものが約80％を占める。

　鋳鉄は炭素のほかにケイ素を1～2％含むが、ケイ素が多いと炭素が黒鉛の結晶として鋳鉄の組織中に現れる。その形は薄片状を呈しているので、鋳鉄はここから折れやすく、鋼に比べてもろい欠点がある。また折れ口に現れる黒鉛の結晶がねずみ色を呈するので、このような鋳鉄をねずみ鋳鉄という。また機械的性質が鋼ほど優れていないので「ずく鋳物」などの現場用語も用いられる。

　鋳鉄の機械的性質を改良するために炭素量を減らして黒鉛結晶の量や大きさを減少させたものを高級鋳鉄あるいは強靭(きょうじん)鋳鉄という。また、ケイ素量を減らして黒鉛結晶のかわりに鉄と炭素との化合物であるセメンタイトFe₃C結晶を生じさせ、その後これを焼鈍して塊状の黒鉛結晶にして機械的性質を向上させたものを可鍛鋳鉄という。さらにマグネシウムあるいはセリウムを少量添加してから鋳型に鋳造して凝固させると、黒鉛結晶が球形に現れて機械的性質は格段に向上し鋼の性質に近くなる。これは球状黒鉛鋳鉄とよばれ、水道用鋳鉄管や自動車のクランクシャフトその他の強度部材に広く使われている。

　前述の薄片状の黒鉛結晶は機械的性質に関しては弱点となっているが、一方、振動を吸収したり、熱伝導を促進したり、潤滑油を含浸して摺動(しゅうどう)部分の耐摩耗性を向上したりするなどの工学的に優れた性質を鋳鉄に与えている。

　ケイ素を減らしたりクロムを増したりすると、黒鉛のかわりにセメンタイトを生じて非常に硬い鋳鉄が得られる。破面が白いので白(はく)鋳鉄とよばれ、耐土砂摩耗材料などに用いられる。そのほか、ニッケル、クロム、モリブデン、ケイ素などをとくに加えて耐腐食、耐高温、耐酸化などの性質を与えた特殊鋳鉄も数多くあり、歴史的にも鋳鉄は古くから人類に親しまれた材料である。

［井川克也］

約2質量％ 以上のCを含み，主として鋳物として用いられる鉄合金．C 2.5～4.0質量％ の範囲のものが多く，CのほかにMn，Si，Pなども少量含まれる．成形加工性に乏しく細い線や薄い板に加工することはできないが，溶融温度が純鉄や鋳鋼より300～400 ℃ も低いため，複雑な形や肉厚の薄い部分のある鋳物がつくりやすい．CがセメンタイトFe₃Cの形で組織中に含まれていて破面が白色を呈するものを白鋳鉄，Cが凝固時に黒鉛の形で晶出し，破面がねずみ色を呈するものをねずみ鋳鉄または灰鋳鉄とよぶ．前者はいちじるしく硬くて耐摩耗性に富むためチルド鋳物として圧延ロールや製粉ロールなどのほか，熱処理をほどこして黒心可鍛鋳鉄を製造するための素材として用いられる．大部分の鋳鉄は後者に属し，黒鉛の大きさや形状によって普通鋳鉄，高級鋳鉄，球状黒鉛鋳鉄などに分けられ，この順に機械的性質は向上して球状黒鉛鋳鉄では引張強さが80 kg mm^－2 を超えるものまで生産されている．いずれも切削加工は容易で，自動車，電車，鉛，各種機械などの部品や，直径の大きい水道管，ガス管など多方面に用いられている．