FC200とは？鋳鉄の機械的性質・比重・用途、FC250との違いを解説

FC200とは、JIS規格で定められた「ねずみ鋳鉄」の一種です。
この材料は、優れた鋳造性や切削加工性、振動を吸収する能力を持つことから、工作機械の部品からマンホールの蓋まで、非常に幅広い用途で利用されています。

この記事では、FC200が持つ機械的性質や物理的性質（比重など）といった基礎知識から、メリット・デメリット、類似材料であるFC250との違い、具体的な用途例までを網羅的に解説します。

FC200とは？JIS規格に定められたねずみ鋳鉄の基本

FC200はJISG5501で規定される「ねずみ鋳鉄品」に分類される金属素材です。
この名称の「FC」は鋳鉄（FerrousCastIron）を、「200」はその最低引張強さが200N/mm²であることを示しています。

ねずみ鋳鉄は鉄（Fe）を主成分としながら炭素（C）やケイ素（Si）を多く含み、破面がねずみ色であることからその名がつきました。
一般的な鋼材とは製造方法が異なり、溶かした金属を型に流し込んで成形する鋳物として作られます。

FC200が持つ引張強さや硬さなどの機械的性質

FC200の機械的性質は、その名称が示す通り、200N/mm²以上の引張強さを有することが最大の特徴です。
硬さの基準としてはブリネル硬さ（HBW）が223以下と定められています。
引張強さや硬度は、材料がどれくらいの力に耐えられるかを示す重要な指標です。

一方で、鋳鉄の特性として伸びはほとんど期待できず、衝撃に対しては脆い性質を示します。
このため、大きな力が加わると変形せずに破壊に至ることがあります。

FC200の比重や密度といった物理的性質

FC200の比重は一般的に7.2～7.3程度であり、密度で表すと7.2～7.3g/cm³となります。
これは鉄の比重である約7.85と比較するとやや軽い値です。
物理的性質の中でも熱に関する特性として、熱伝導率は約46～55W/(m·K)の範囲にあり、鋼よりも熱を伝えやすい性質を持ちます。

また、温度上昇によって材料が膨張する度合いを示す線膨張係数は、約10～12×10⁻⁶/Kです。
これらの数値は、機械部品などを設計する際に、熱による変形や寸法変化を予測するために重要な情報となります。

FC200を構成する主要な化学成分

FC200の化学成分はJIS規格で厳密には規定されていませんが、一般的な組成として炭素（C）を2.5～4.0%、ケイ素（Si）を0.8～3.0%程度含みます。この高い炭素含有量がねずみ鋳鉄の最大の特徴であり、炭素の大部分が片状の黒鉛として組織内に存在します。

この黒鉛の存在が、FC200の切削性や減衰能といった特性に大きく影響を与えます。その他、マンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）なども含まれますが、これらの含有量は鋳物の性質を調整するために管理される重要な要素です。特に炭素量は、材料の硬さや強度を決定づける上で中心的な役割を果たします。

FC200を利用する上での主なメリット

FC200は、その内部組織に由来する多くの優れた性質を持つ材料です。
特に、被削性の良さ、耐摩耗性、そして振動を吸収する能力（減衰能）は、他の材料にはない大きな利点であり、様々な機械部品に採用される理由となっています。

また、複雑な形状でも比較的容易に製造できる鋳造性の高さや、他の高機能材料と比較してコストを抑えられる点もメリットとして挙げられます。
これらの特性について以下で詳しく説明します。

優れた切削加工性と耐摩耗性

FC200が持つ優れた切削加工性は、組織内に含まれる片状黒鉛に起因します。
この黒鉛が潤滑剤のような役割を果たし、切削時の抵抗を低減させます。
さらに、切りくずが細かく分断されるため、工具への巻き付きが少なく、加工をスムーズに進めることが可能です。
このため、複雑な形状の部品でも効率的に製造できます。

また、黒鉛の自己潤滑性により、摺動部分での摩擦係数が低く抑えられ、優れた耐摩耗性を発揮します。
この性質は、工作機械の案内面やピストンなど、摩擦が生じる部品において長寿命化に貢献します。

振動を吸収しやすい性質（減衰能）

FC200は、振動エネルギーを吸収して熱に変える能力、いわゆる減衰能が非常に高いという特徴を持ちます。
これは、材料内部に存在する片状黒鉛が振動を抑制する働きをするためです。
鋼など他の金属材料と比較してヤング率が低く、弾性変形しやすいこともこの高い減衰能に寄与しています。

この性質により、機械の稼働中に発生する振動や騒音を効果的に抑えることが可能です。
そのため、工作機械のベッドやベース、エンジン部品など、高い寸法精度や静粛性が求められる構造部材として広く利用されています。

FC200を使用する際の注意点（デメリット）

多くの利点を持つFC200ですが、その一方でいくつかの欠点も存在します。
特に、衝撃に対する脆さや溶接の難しさは、設計や製造プロセスにおいて十分な注意が必要な点です。
また、一般的な鉄鋼材料と同様に耐食性は高くなく、錆びやすいため、使用環境によっては防錆処理が不可欠となります。

高温環境下での強度低下や酸化も考慮すべき点で、使用温度には制約があります。
これらのデメリットを理解した上で、適切な用途に適用することが求められます。

衝撃に対する脆さと溶接の難しさ

FC200の組織内に存在する片状黒鉛は、応力が集中する起点となりやすく、材料の靭性を低下させる要因となります。
このため、衝撃的な荷重に対して非常に脆く、変形することなく破壊に至る可能性があります。
したがって、ハンマーで叩くような衝撃が加わる部品への使用は適していません。

また、炭素含有量が多いため、溶接も極めて困難です。
溶接時の急激な加熱と冷却によって、溶接部周辺に硬くてもろい組織が形成され、割れが発生するリスクが非常に高くなります。
補修などでやむを得ず溶接を行う場合でも、専門的な技術と設備が必要です。

類似材料FC250との性能比較

FC200とFC250の最も明確な違いは、JIS規格で保証される最低引張強さにあります。
FC250は250N/mm²以上の引張強さを持ち、FC200よりも強度と硬度が高い材料です。
強度が高い分、FC250の方が摩耗にも強い傾向がありますが、一方で被削性はFC200に劣ります。

一般的な炭素鋼であるSS400と比較すると、FC200は引張強さや伸びでは劣るものの、減衰能や耐摩耗性、鋳造性で優位に立ちます。
さらに、より高い靭性や強度が必要な場合は球状黒鉛鋳鉄（FCD）が、耐食性が求められる場合はステンレスが選択されるなど、用途に応じて様々な材料との比較検討が行われます。

FC200の特性を活かした代表的な使用例

FC200の優れた鋳造性、加工性、減衰能、耐摩耗性は、多岐にわたる用途で活用されています。
身近な例では、道路で見かけるマンホールの蓋が挙げられ、これは圧縮に強く鋳造しやすい特性を活かしたものです。
産業分野では、工作機械のベッドやテーブル、コラムといった構造部品にその高い減衰能が不可欠です。

その他、ポンプやモーターのケーシング、ギアボックス、エンジンのシリンダーブロック、ブレーキドラム、ストーブの部品、さらには水道用の配管部品や測定に使われる定盤のような精密な板状の製品に至るまで、その用途は極めて広範囲にわたります。

FC200を加工する際に押さえておきたいポイント

FC200は切削性に優れる材料ですが、加工時にはいくつかの点に注意が必要です。
鋳造されたままの表面（鋳肌）は硬く、砂などが付着していることがあるため、最初の切削工程では工具の摩耗を防ぐために切り込み量を調整します。

切削時に発生する切りくずは、鋼材のように連続せず、細かく飛散しやすい粉状になるため、作業者の安全確保や機械内部への侵入防止策が重要です。
また、FC200は錆びやすいため、加工後は速やかに防錆油を塗布するか、塗装などの表面処理を施す必要があります。
特に、寸法精度が求められる部品では、防錆対策は品質を維持するために不可欠な工程です。

FC200Sとは？焼なまし処理による特性の変化

FC200Sの末尾にある「S」は、応力除去焼なまし（StressRelievingAnnealing）という熱処理を施したことを示す記号です。
鋳造品は、溶けた金属が冷えて固まる過程で、製品内部に残留応力と呼ばれる力が生じることがあります。
この残留応力は、切削加工後の寸法変化や、時間経過による変形の原因となり得ます。

応力除去焼なましは、製品を適切な温度に加熱した後にゆっくり冷却することで、この内部応力を低減・除去する処理です。
この処理により、金属組織が安定し、加工後の寸法安定性が大幅に向上するため、精密機械の部品など、高い精度が長期間にわたって要求される場合にFC200Sが用いられます。

まとめ

FC200とは、JIS規格に定められたねずみ鋳鉄の一種で、200N/mm²以上の引張強さを持つ材料です。
組織内に含まれる片状黒鉛の働きにより、優れた切削加工性、耐摩耗性、高い振動減衰能といった多くの利点を有します。
これらの特性から、工作機械の構造部品、自動車のブレーキ部品、マンホールの蓋など、幅広い分野で利用されています。

その一方で、衝撃に脆く、溶接が困難であるというデメリットも存在するため、材料の特性を正しく理解し、用途に応じて適切に選定することが求められます。
類似材料であるFC250とは主に強度と硬さが異なり、より高い負荷がかかる部品にはFC250が選ばれることもあります。