लोखंडातील अंतर्गत कण संरचनेस फेराइट (Ferrite) असे नाव आहे. ही प्रावस्था (Phase ) मऊ आणि चिवट असते. लोखंडामध्ये कार्बन मिसळल्यास पोलाद तयार होते. पोलादातील कार्बनचे वजनी प्रमाण ०.०५ ते १.७ % इतके असू शकते. यापेक्षा अधिक कार्बन मिसळल्यास पोलादातील सिमेंटाइट (Cementite) या प्रावस्थेचे विघटन होते आणि ग्रॅफाइट (Graphite ) ही प्रावस्था तयार होऊन ओतीव लोखंड (Cast Iron) किंवा बीड हा मिश्रधातू (Alloy ) मिळतो.
ओतीव लोखंडात सैद्धांतिक दृष्टया, कार्बनचे वजनी प्रमाण २ ते ६.६७ % इतके असू शकते. व्यावसायिक बिडामध्ये मात्र कार्बनचे वजनी प्रमाण ३ ते ४ % इतके असते. ग्रॅफाइट प्रावस्थेमुळे ओतीव लोखंड हे ठिसूळ (Brittle) असते. हा ठिसूळपणा कमी करण्यासाठी उच्च तापमानावरील काळ्या ओतीव लोखंडामध्ये ( Gray Cast iron) मॅग्नेशियम, कॅल्शिशियम, सिरियम किंवा बेरियम मिसळण्यात येते. ही सगळी मूलद्रव्ये गोलकीकरण पदार्थ (Nodulizing elements) म्हणून प्रसिद्ध आहेत. मुख्यत्वेकरून मॅग्नेशियम किंवा फेरोमॅग्नेशियम ०.०६ ते ०.०८ % इतक्या वजनी प्रमाणात वापरले जाते. ही मूलद्रव्ये किमती असल्याने काळ्या ओतीव लोखंडामध्ये गंधकाचे (Sulfur) वजनी प्रमाण ०.०३ % पेक्षा कमी असावे. या सगळ्या मूलद्रव्यांना गंधकाचे मोठे आकर्षण असते आणि गंधकाचे प्रमाण कमी झाल्यामुळे (De-sulpharization) पृष्ठताण (Surface Tension) नाहीसा होऊन पत्री ग्रॅफाइट ( Graphite flakes ) चे रूपांतर गोलाभ ग्रॅफाइट किंवा गोलाकार ग्रॅफाइटमध्ये (Spheroidal Graphite) होते. मॅग्नेशियम किंवा फेरोमॅग्नेशियममुळे ओतकामात (Casting) सिमेंटाइट तयार होऊ शकते. म्हणूनच अंतःक्रमणाकरिता (Inoculation) काळ्या ओतीव लोखंडाच्या रसामध्ये ७५ ते ८० % सिलिकॉन असलेले फेरोसिलिकॉन (Ferro silicon) वापरतात. गोलाकार ग्रॅफाइटमुळे ओतीव लोखंडाची तन्यता (Ductility), ताणबल (Tensile Strength), चिवटपणा (Toughness) इ. यांत्रिक गुणधर्म (Mechanical Properties) सुधारतात. या लोखंडाचे ताणबल साधारणत: दर चौ.मिमी.ला ३८ ते ८० किग्रॅ. तन्यता साधारणत: ६ ते २०% आणि कठिनता (Hardness) साधारणत: १०० ते ३०० ब्रिनेल कठिनता संख्येएवढी (BHN) इतकी असते. यामुळे या प्रकारच्या लोखंडास तन्य ओतीव लोखंड (Ductile Cast Iron) असे संबोधले जाते. तसेच त्यास गोलाभ ओतीव लोखंड (Spheroidal graphite cast iron) असेही म्हणतात.
या प्रकारच्या लोखंडामुळे पोलादाचे आणि बिडाचे गुणधर्म एकाच प्रकारच्या मिश्रधातूमध्ये मिळतात. सन १९४८ मधील या तन्य ओतीव लोखंडाच्या शोधानंतर ओतीव लोखंड तंत्रज्ञानामध्ये (Casting Technology) लक्षणीय प्रगती झाली. सध्या हे लोखंड स्वयंचलित यंत्रांमधील (Automobile engine) भुजादंड ( Crank Shaft ), कॅम दंड ( Cam Shaft), गतिरोधक प्रधी (Break drum), दंतचक्र प्रावरण (Gear housing) इत्यादी भागांकरिता प्रामुख्याने वापरले जाते.
संदर्भ :
• Richard W. Heine; Carl R. Loper, Philip, C. Rosenthal ,Principles of Metal Casting, Tata McGraw-Hill Education, II edition, 2001.