鋳鉄を勉強すると出てくる鉄-炭素二元平衡状態図は、どんな時にどのように役立つのか？

状態図と熱力学のエリンガム図及び元素周期律表は、鋳造における３種の神器とも言われているものである．状態図はある化学組成と温度でどのような状態（相または組織）になるかを教えてくれる．

Fe-C状態図（下図）は，他の合金の状態図では見られない特殊な現象がある．それは、点線と実線の２つの状態図が一緒に書き込まれている点である．実線（準安定系）からは凝固時にチルが，点線（安定系）からは黒鉛が出る（晶出）からである．なお、準安定系を実線にした理由は，鋼の状態図が先に作られ，遅れて横軸を炭素当量（CE）とした鋳鉄の状態図が出来たからであろう．

さて、本題に入ろう．Fe-Cの状態図は以下のようなことを判定する場合に役立つ．

• 鋳物が固まる温度が分かる．例えば， FC300（下図↓）は，約1250℃程度で固まり始め， 1153℃付近ですべて固まる．

②　鋳物の基地組織が予測できる．例えば、730℃以上ではオーステナイト(γ)に、それ以下ではフェライト(α)とセメンタイト（Ce）になる．

③　てこの原理を用いて，高温の液相（液体）から凝固までの固相と液相の割合（この場合γ量と液相），共晶凝固温度（1153℃と1147℃）から共析変態温度（A1:738℃と727℃）直前までは固相（γとGあるいはCe）の割合とγ中の炭素濃度が分る．A1域過時にγが分解・消失しフェライト（α）とGあるいはCeになり室温に至る．各相（組織）の割合や組成（C%）を読み取ることができる．

④熱処理を行う温度の予測ができる．

⑤　実線の共晶凝固温度と過冷反転温度から、溶湯のチル化傾向を判断することができる．

他にも、状態図には多くの情報が隠れており，有効に活用すれば、健全な鋳物づくりに役立つ．

（『鋳造工学』89巻1号掲載）