鋳鉄材料 — 材料工学

鋳鉄は単一の材料ではなく、一つの大きなファミリーだ — そしてその違いはの形にある。鋼と違ってここでは炭素含有量が2 %を超え、余ったは凝固時にとして析出する。その黒鉛が片状、球状、あるいは虫状に成長するかで、あとはすべて決まる。

ねずみ鋳鉄（GJL）では、が細いの脈として成長する。この片状黒鉛は無数の小さな切欠きのように働き — 材料を脆くし、実質的に変形不能にする。その代わり振動減衰性が高く、鋳造性が良く、耐圧性に優れる。ねずみ鋳鉄は工作機械のベッド、ハウジング、ブレーキディスク、古いエンジンなどに使われている。一方球状黒鉛鋳鉄（GJS）では、によって黒鉛をに強制する。鋳込む直前に溶湯へ少量のマグネシウムを加え、が脆い片状に成長するのを防ぐ。球は切欠きにならない — 材料は粘くなり、と変形能を持ち、ほとんど鋼に近くなる。球状黒鉛鋳鉄はクランクシャフト、ナックル、配管を支える。ほかにも虫状のを持つコンパクト黒鉛鋳鉄（GJV）が妥協案としてあり、が黒鉛ではなく硬い炭化鉄として存在する白鋳鉄、もある。

なぜここでがそんなに厄介なのか？理由は二つ。第一に、が鋳物を溶かし、そのあと急冷される場所では、に鋳造屋が避けたかったもの — 硬く脆いとレデブライト — がまさに生じる。はガラスのように硬くなり、わずかなで割れる。第二に、鋳物は多孔質で、しばしば油、グリス、錆を吸い込んでいる — 時にこれらの不純物がガスとして抜け、ビードを台無しにする。

だから補修の戦略は「熱を管理する」だ。熱を抑えて軟らかくを保つ特殊な電極で「冷間」溶接するか、部品全体を300～600 °Cに予熱して温間溶接し、炉の中で極めてゆっくり冷却するか。どちらでも言えるのは、とゆっくりした冷却が肝心ということだ。古いねずみ鋳鉄の亀裂を普通の軟鋼電極で「ちょっと」埋めようとする人は、たいてい亀裂を長くするだけだ。

⚠️ 20度の罠：鋳鉄では、冷えている場所と今溶接しているゾーンの間に約20 °Cの差があるだけでを引き起こす。温かい部分は冷えるときに収縮して冷たい残りの部分を引っ張る — そして脆い鋳物はこの応力を逃がせない。だから冷間でも温間でも、温度勾配は小さく保つこと。

🧊 冷間溶接には忍耐が必要：常温で鋳鉄を溶接するなら、時間をかけろ。短いビードを少しずつ置き、次のビードを置く前に部品を毎回まで冷まさせろ。焦ってビードを次々と重ねると温度が上がる — まさにそのときに20度の罠が襲いかかる。