金属部品の製造方法として、鍛造と鋳造はよく比較されます。表面的には、どちらも金属を部品形状に成形する工法ですが、実際には、成形方法の違いが材料内部の組織構造や最終的な使用性能に直接影響します。そのため、高強度や高い安全性が求められる用途では、鍛造が選ばれることが多くなっています。

簡単に言えば、鋳造は金属を溶融させて金型に流し込み成形する方法であり、鍛造は金属が溶けきらない高温状態で圧力を加え、材料を流動させながら成形する工法です。この違いこそが、両者の強度や耐久性において大きな差を生む要因となります。

材料内部組織から見る違い

鋳造では、冷却・凝固の過程で収縮や冷却不均一が発生しやすく、ガス欠陥、引け巣、成分偏析などの内部欠陥が生じる可能性があります。これらの欠陥は外観からは確認しにくい場合もありますが、長期間の荷重負荷や繰り返し応力を受けることで、亀裂の起点となり、部品寿命に影響を及ぼします。

一方、鍛造では高温下で金属に圧力を加えることで材料が緻密化し、結晶粒が部品形状や荷重方向に沿って配列され、連続した金属流線（ファイバーフロー）を形成します。この組織により、内部欠陥の発生リスクが大幅に低減され、強度および信頼性の向上が期待できます。

鋳造に適した製品とは？

鋳造の大きな特長は、形状自由度の高さにあります。複雑な形状や多数の内部空間、細かな意匠を必要とする部品では、鋳造が比較的容易に実現できます。

また、大量生産においては高い自動化により単価を抑えることが可能なため、筐体部品や外観部品、比較的機械的要求の低い構造部品においては有効な製法です。

ただし、高荷重、衝撃、長期疲労などの使用条件が求められる場合、鋳造品では肉厚を増して強度を補う設計が必要となることが多く、その結果、重量や材料使用量が増加する傾向があります。

なぜ高性能部品には鍛造が選ばれるのか？

鍛造の最も大きな特長は、機械的特性の安定性と高い総合強度にあります。同一材質・同一形状条件において、鍛造品は鋳造品に比べて耐荷重能力、引張強度、圧縮強度に優れるケースが一般的です。実務および関連データにおいても、最大荷重能力が鋳造品より20～30％高い例が多く報告されています。

また、内部欠陥が少なく、結晶粒の流れが一定であるため、繰り返し荷重に対する疲労寿命も長く、長期使用において亀裂が発生しにくい点も特長です。このため、自動車のシャシー部品、サスペンション、動力伝達部品、さらには航空宇宙構造部材などにおいて、鍛造は高い信頼性を持つ工法として採用されています。

さらに、材料強度が高いため、安全係数を確保しつつ断面を薄く設計でき、軽量化と性能向上の両立が可能である点も、鍛造の見逃せない利点です。

適切な製法の選び方

実務上、「必ず鍛造か鋳造か」という一律の正解は存在しません。重要なのは、部品の使用条件と設計目的です。

もし部品の核心となるニーズが強度、疲労寿命、長期信頼性である場合、例えば高負荷がかかる部品や安全に関わる重要構造体などは、鍛造が適しています。一方、形状の複雑さ、生産効率、コストを重視し、機械的要求が中程度である場合には、鋳造が高い設計自由度を提供します。