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鉄?銅システムでは、銅は大濃度の範(fàn)囲で、鉄液と相互に溶解して液體固溶體を構(gòu)成することができる。1477℃の場(chǎng)合、銅はγ-Fe中の溶解度は8%であり、溫度は低下し、溶解度は1094℃の場(chǎng)合、8.5%に達(dá)することができる。溫度が650℃以下の場(chǎng)合、溶解度は定値に近く、約0.35%程度である。室溫では鉄中の銅の溶解度は小さい。液體でも固體でも、銅の量が各溫度での溶解度を超えると銅リッチ相が形成される。溶融鋳鉄中の銅の溶解度は約3?5%の間であり、鋳鉄中のマンガン、アルミニウム、ニッケルなどの元素は銅の溶解度を増加させ、マグネシウムは銅の溶解度を減少させる。マグネシウムがあれば、銅は2%を超え、すなわち銅を含む97%の黃色の銅富相が析出した。銅含有量が3.8%に増加すると、この銅リッチ相の數(shù)は大幅に増加した。

銅は鋳鉄共晶転移溫度にあまり影響しない。銅は微弱な黒鉛化元素に屬し、白口傾向を少し下げることができる。銅は共析転移溫度を下げ、約1%増加するごとに、共析溫度は6?10℃低下し、すなわち安定オーステナイトの役割を果たす。銅はまた、真珠光體の數(shù)を増やし、共晶団を細(xì)分化し、鋳鉄が正火時(shí)に真珠光體組織を容易に得ることができる。そのため、銅は共析転移においてオーステナイトの真珠光體生成を促進(jìn)し、黒鉛化を阻害する作用がある。銅はフェライトを強(qiáng)化し、強(qiáng)度を高めることもできる。

銅含有量が2.0%以下の場(chǎng)合、球化率、球數(shù)、球徑の大きさに顕著な影響がなく、球化率が90%以上に達(dá)することを保証することができる。銅含有量が2%を超えると、球化効果に影響し、球化率が急激に低下し、球數(shù)が急激に減少する。銅含有量が2.5%に達(dá)すると、塊狀黒鉛と黃色銅リッチ相が出現(xiàn)した。銅富相の融點(diǎn)は鉄水溫より低く、黒鉛が析出した後、銅富相は黒鉛の一部を包囲し、黒鉛を球狀から塊狀に徐々に転向させる可能性がある。

銅の反球狀化作用は他の元素と関係がある。例えば、チタン含有0.04%マグネシウム球狀黒鉛鋳鉄は、銅含有0.94%級(jí)で塊狀黒鉛が出現(xiàn)し、0.02?0.03%のセリウムを添加すると、銅のこのような逆球狀化作用を相殺することができる。

銅の球狀化効果への影響は鋳物の大きさ厚さと関係があり、壁厚300 mm以上の鋳物に銅3-4%を加えることで鋳物心部の塊狀黒鉛を除去することができる。銅のこの作用は希土類元素と一緒に添加した場(chǎng)合にのみ有効であることを指摘すべきである。

銅によるインキ鋳鉄の注入促進(jìn)により真珠光體が生成され、その能力はニッケルより10倍大きいが、スズの1/10しかない。試験に銅を約0.5%加えることでφ25 mmのボールインキ鋳鉄試験棒中の真珠光體量は90%に達(dá)した、1.5%の銅を添加し、パーライト含有量は100%に近い。1.5%を超えるとかえってフェライトが出現(xiàn)する。銅のこのような良好な作用は、熱処理なしで鋳型パーライト球狀インク鋳鉄を得ることができる。

銅は灰鋳鉄の性能に影響を與える。銅の添加量が0.5%以下であると、引張強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度が増加し、弾性率が上昇するが、線形関係ではない?；忆娾煠香~を約0.8%含有すると強(qiáng)度が高く、銅含有量の増加に伴い灰鋳鉄の衝撃靭性が低下する。

銅は、パーライトの生成を促進(jìn)し、金屬基體を強(qiáng)化することにより、球狀インク鋳鉄の機(jī)械的性質(zhì)に影響を與える。少量の銅（0.5%以下）を添加した真珠光體の含有量は急激に増加し、引張強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度と硬度も急激に向上し、伸び率は急激に低下した。添加量は0.5%を超え、基體はすべてパーライトであったが、強(qiáng)度、硬度は上昇を続け、伸び率は低下しなかった。これは、銅が金屬基體を強(qiáng)化しているためである。銅には黒鉛球を微細(xì)化する作用があり、銅含有黒鉛鋳鉄の疲労強(qiáng)度を高めることができる。

室溫における鋳鉄中の銅の固溶度は0.35%であり、0.5%以上の銅を加えることでオーステナイトと共析転移過程における炭素原子の拡散速度が変化し、パーライトの形成が促進(jìn)され、パーライトの微細(xì)化が促進(jìn)される。鋳物冷卻時(shí)、特に時(shí)効時(shí)には、銅が固溶體から沈殿し、基體を強(qiáng)化し、真珠光體の微小硬度を著しく向上させた。銅の含有量を増やすことで鋳物の耐摩耗性を高めることができ、応力除去アニール処理を行うと、銅は硬度を下げるだけでなく、HB 10度程度増加する。