一見すると同じ「鉄系材料」に見える鋳鉄と鉄ですが、炭素含有量や内部組織、機械的特性の違いによって、適した用途や加工方法は大きく異なります。
本記事では鋳鉄と鉄の違いを基礎から整理し、JIS規格・実用事例・材料選定の判断軸まで体系的に解説します。
Contents
鋳鉄と鉄の違いを一言で整理すると
鋳鉄と鉄の違いを端的に表すなら、「炭素を多く含み鋳造に適した材料が鋳鉄」「炭素が少なく加工・塑性変形に適した材料が鉄」です。
しかし実際の材料選定では、この単純な違いだけでは判断できません。
| 項目 | 鋳鉄 | 鉄（鋼） |
|---|---|---|
| 炭素含有量 | 約2.0〜4.0% | 0.02〜2.0%未満 |
| 主な製造方法 | 鋳造 | 圧延・鍛造・加工 |
| 靭性 | 低い | 高い |
| 加工性 | 切削性が高い | 塑性加工に優れる |
鋳鉄とは何か｜特徴と基本性質
鋳鉄とは、鉄に2%以上の炭素を含有させた合金で、溶融状態で型に流し込む鋳造によって成形されます。
炭素は黒鉛（グラファイト）として析出し、これが鋳鉄特有の性質を生み出します。
鋳鉄の主な特徴
- 溶融温度が低く鋳造性が高い
- 複雑形状を一体成形できる
- 振動吸収性に優れる
- 引張強度・靭性は低め
鉄（鋼）とは何か｜鋳鉄との決定的な違い
一般的に「鉄」と呼ばれる材料の多くは、正確には鋼（はがね）です。
鋼は炭素含有量が2%未満で、内部組織はフェライトやパーライトを主体とします。
鉄（鋼）の主な特徴
- 靭性が高く割れにくい
- 鍛造・圧延・溶接が可能
- 熱処理による強度調整が可能
- 薄板・長尺材の製造に適する
鋳鉄と鉄の違いが生まれる理由｜内部組織の違い
鋳鉄と鉄の性能差を決定づけているのが炭素の存在形態です。
鋳鉄では炭素が黒鉛として析出し、鉄では炭素が鉄中に固溶・化合します。
黒鉛組織がもたらす影響
- 応力集中が起きやすく割れやすい
- 切削時に刃物が滑りやすく加工性が高い
- 振動吸収性能が向上する
用途で見る鋳鉄と鉄の使い分け
鋳鉄と鉄は「優劣」ではなく「用途」で選定されます。
鋳鉄が選ばれる代表的な用途
- 工作機械ベッド
- エンジンブロック
- バルブ・ポンプケーシング
- ブレーキディスク
鉄（鋼）が選ばれる代表的な用途
- 建築・橋梁構造材
- シャフト・ボルト
- 板金部品
- フレーム・骨組み
加工性・コスト・量産性の違い
加工工程やコスト面でも鋳鉄と鉄には明確な違いがあります。
| 比較項目 | 鋳鉄 | 鉄（鋼） |
|---|---|---|
| 初期金型 | 必要 | 不要な場合が多い |
| 切削加工 | 容易 | 材料により難易度差あり |
| 量産適性 | 高い | 形状次第 |
鋳鉄と鉄の違いを理解しないと起きる失敗例
- 靭性が必要な部品に鋳鉄を使い破損
- 鋳造向き形状を鉄で加工しコスト増
- 振動対策が必要なのに鋼材を選定
よくある質問
鋳鉄と鉄の違いは、材料選定にどの程度影響しますか？
鋳鉄と鉄の違いは、部品の強度・耐久性・加工方法に大きく影響します。鋳鉄は鋳造性や振動吸収性に優れますが靭性は低く、鉄（鋼）は塑性加工や溶接が可能で高い靭性を持ちます。そのため用途に合わない材料を選ぶと、破損やコスト増加につながります。
なぜ鋳鉄は割れやすいと言われるのですか？
鋳鉄が割れやすい主な理由は、炭素が黒鉛として内部に析出しているためです。黒鉛は応力が集中しやすく、引張荷重がかかると亀裂が発生しやすくなります。この特性により、鋳鉄は靭性が低く、衝撃や曲げに弱い材料とされています。
加工しやすいのは鋳鉄と鉄のどちらですか？
切削加工に限れば鋳鉄の方が加工しやすい傾向があります。黒鉛の潤滑作用により工具摩耗が少なく、切削抵抗も低いためです。一方、鉄（鋼）は塑性加工や溶接が可能で、加工方法の自由度が高い点が特徴です。
鋳鉄と鉄はコスト面でどのような違いがありますか？
鋳鉄は金型が必要ですが、複雑形状を一体成形できるため量産時のコストを抑えやすい材料です。鉄（鋼）は金型不要な場合が多いものの、加工工程が増えるとコストが上がることがあります。生産数量や形状によって有利不利が変わります。
まとめ｜鋳鉄と鉄の違いを正しく理解することが品質を左右する
鋳鉄と鉄の違いは、炭素含有量・内部組織・加工方法に起因し、性能・用途・コストに直結します。
どちらが優れているかではなく、「どの用途に適しているか」で選ぶことが重要です。
本記事の内容を踏まえ、設計段階から最適な材料選定を行うことで、品質トラブルやコスト増加を防ぐことができます。
