球墨铸铁球化处理方法
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
（ ）。 ５ Ｓ
ｃ 强烈促进形成碳化物， ｒ 稳定珠光体 。 ｒ ｃ 的 加 入能提 高强 度 和硬 度 ， 加 入量 以不 出现 游离 但
碳 化物 为 限 ， 于高 韧性铁 素 体球 墨铸 铁要 严 格 对
限 制 （ ｒ 量 。对 于珠 光 体 球 墨 铸 铁 ， Ｃ） 当加 入 （ ｒ量 ０２ ０３ Ｃ ） ．％～ ． ％时 ， 即可起 到 显 著 的稳 定 珠
１０ ２ ） １０ ２
摘要 ： 综述 了球墨铸铁各种化学元素的作 用和成分 的控制范 围， 细介绍 了球墨铸铁 的球化与孕育处理工艺 。 详 分析 了单 加 纯 Ｍｇ Ｒ 或 Ｅ合金作为球化剂的缺点 ， 明球化剂应 以 Ｍｇ为主 、 Ｒ 说 以 Ｅ为辅 的原 因 ； 对冲入法 、 盖包法 、 喂丝法等球化 处理工 艺的优缺点进行 了比较 。 出了孕育处理对球墨铸铁生产的重要性 ， 指 列举 了球墨铸铁 常用孕育剂的成分范围， 并 介绍 了炉前一次孕育和多次孕育 、 瞬时孕育 、 随流孕育的特点 。 关键词 ： 球墨铸铁 ； 球化处理工艺 ； 孕育处理工艺 中图分类号 ：Ｇ ５ Ｔ ２５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ８４ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）４ ０ ３ — ６
往需要 进行脱 Ｓ处理 ；感 应 电炉熔 炼 由于不用焦 炭， 原铁液 州 Ｓ量一般在 ０ １％￣ ． ％。 （） ． ５ ０ ３ 不需要进 ０ ０
Ｒ Ｅ元 素 中和 ， 则会 引起球 化不 良。 Ｅ与 ｓ 否 Ｒ ｂ并
用 还可 以改 善大 断面件 的球 化 。
（ １微量 干扰 元素 。 １） 球 墨铸 铁 中常存 在 一 些 非 特 意加 入 的微 量
球球墨铸铁600热处理力学
球球墨铸铁600热处理力学摘要：一、球墨铸铁概述二、600热处理原理三、600热处理对球墨铸铁力学性能的影响四、应用案例及效果分析五、总结与展望正文：一、球墨铸铁概述球墨铸铁（Ductile Iron，简称DI）是一种铁素体基体，球状石墨为主要相组成的铸铁。
它具有良好的铸造性能、抗震性能和耐磨性，广泛应用于汽车、建筑、水利等领域。
球墨铸铁的性能受到热处理工艺的严重影响，其中600热处理是一种常见的方法。
二、600热处理原理600热处理，又称球墨铸铁石墨化退火，是将球墨铸铁件在高温（通常为600℃）下保温一段时间，使石墨球化，降低内应力，提高铸铁的韧性和塑性。
在这个过程中，铁素体基体逐渐转变为铁素体+石墨的双相组织，石墨球尺寸减小，分布更加均匀。
三、600热处理对球墨铸铁力学性能的影响1.提高韧性：600热处理使球墨铸铁的韧性得到显著提高，抗拉强度、屈服强度和伸长率等指标均有提升。
2.改善塑性：通过600热处理，球墨铸铁的塑性指标提高，可减少变形和破裂倾向。
3.降低内应力：600热处理有效降低球墨铸铁件内的残余应力，有利于防止裂纹产生。
4.优化组织：600热处理使石墨球尺寸减小，分布更加均匀，有利于提高铸铁的加工性能。
四、应用案例及效果分析1.汽车零部件：600热处理在汽车刹车盘、刹车钳等零部件的应用，提高了零件的韧性和抗疲劳性能，延长使用寿命。
2.建筑行业：600热处理应用于建筑用球墨铸铁件，提高了抗震性能和抗裂性能。
3.水利设施：通过600热处理，球墨铸铁闸门、管道等水利设施具有良好的抗磨性能和耐腐蚀性能。
五、总结与展望600热处理作为一种有效的球墨铸铁热处理方法，在提高铸铁力学性能、降低内应力、优化组织方面具有显著效果。
随着我国球墨铸铁产业的不断发展，600热处理技术将得到更广泛的应用。
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺摘要：中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上，与美国相比，同一球墨铸铁件的抗拉强度相差不大，但延伸率和冲击值较低，力学性能达不到要求，已成为生产高强度、高韧性球墨铸铁的瓶颈。
本文通过严格控制材料化学成分、优化冶炼工艺和孕育工艺等措施，生产出了满足qt600-10性能要求的铸造状态铸件。
关键词：球墨铸铁；球化处理工艺；孕育处理工艺1前言中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上。
与美国相比，同一牌号球墨铸铁的抗拉强度相差不大，但伸长率和冲击值均较低，说明我国球墨铸铁生产原液态铁的冶金质量还有待提高。
技术水平有待提高。
高强度、高韧性球墨铸铁已成为qt600-10、qt700-5等高性能球墨铸铁生产的瓶颈。
qt600-10铸态生铁具有成本优势大，抗拉强度和伸长率高，但不易控制，需要发展相对稳定的球化工艺和合金，以保证高强度和高伸长率。
2化学成分的选择Qt600-10具有高强度、高伸长率的特点。
考虑到最大的经济性，铸造工艺可以满足技术条件，但必须严格控制化学成分。
化学成分选择如下：1)碳当量选择碳当量主要是为了提高铸件性能，消除铸件缺陷，获得良好的铸件，提高力学性能。
一般来说，碳当量的选择接近共晶点。
2)球墨铸铁中的锰、硫和氧在球化过程中可以中和镁和铈，少量的锰可以起到合金化元素的作用。
为了保证高伸长率，欧姆(Mn)的控制范围为：0.4%~0.6%。
3)磷和磷不影响石墨的球化，但可溶于铁溶液中，降低了铁溶液的共晶温度和凝固起始温度。
容易发生偏析，(P)一般控制在0.05%以下。
4)硫硫是抗石墨球化元素，在稀土和镁中加入铁和硫化物部分，其余的球化，属于有害杂质，(S)一般控制在0.02%以下。
5)加入少量铜可以改善铸件截面结构的均匀性，对基体有固溶强化和沉淀硬化的作用。
铜的质量分数一般控制在0.3%~0.5%之间。
6）加入微量元素锡和质量分数0.04%~0.08%，基体中珠光体含量显著增加。
球墨铸铁铸造工艺流程
球墨铸铁铸造工艺流程球墨铸铁是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀的特点，并且具有良好的可加工性。
下面将介绍球墨铸铁的铸造工艺流程。
首先，准备原材料。
球墨铸铁的主要原料是废旧球墨铸铁零件、废钢铁和废铁水等。
这些原料需要经过回收、焙烧和筛分等工艺，以保证原材料的质量。
其次，进行材料预处理。
将经过预处理的原材料送入熔炉中进行熔化。
熔炉温度的控制非常重要，一般情况下，熔炉温度要保持在1400℃左右，以确保原材料能够完全熔化。
然后，进行球化处理。
在熔化的金属液中加入镁合金或铝合金等球化剂，通过搅拌和混合，使金属液中的碳以球状分布，从而形成球墨铸铁。
接着，进行浇注。
将球化后的金属液倒入预先准备好的铸型中。
铸型的选择非常关键，一般采用砂型或金属型。
在浇注过程中要注意控制浇注温度和速度，以保证铸件的质量。
再次，进行冷却。
将铸件从铸型中取出后，放入水槽中进行冷却。
冷却的目的是迅速使铸件表面和内部冷却固化，以确保铸件的结构和性能。
然后，进行脱模。
经过冷却后的铸件，需要进行脱模处理。
脱模可以采用人工敲打、冲击或使用特殊的脱模工具进行操作。
最后，进行后处理。
包括切割、磨削、修整、喷漆等工艺。
切割是将铸件切割成所需的形状和尺寸，磨削是为了提高表面光洁度和精度，修整是为了去除铸件上的缺陷，喷漆是为了保护铸件表面并提高外观质量。
综上所述，球墨铸铁的铸造工艺流程包括原材料准备、材料预处理、球化处理、浇注、冷却、脱模和后处理等环节。
每一个环节都需要经过严格的控制和操作，以确保最终得到优质的球墨铸铁铸件。
球墨铸铁球化处理方法
2.1 炉料选择
球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。
为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，
S≤0.04％。
2.2 球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。
我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。
同时也能因增硅而有些孕育作用。
电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。
表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃S %
球化剂成分/%
Mg Re Si
电炉1420~1480≤0.047.0~9.0 6.0~8.0≤44.0
3 炉前控制
3.1 化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。
控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。
几种牌号的球铁的化学成分见表2。
3.2 球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。
一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较。
球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别
球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别球化率及球化级别按照GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评定，该标准将球化级别分为6 级。
首先观察整个受检面，之后，从最差的区域开始，连续观察5 个视场，以其中 3 个最差视场的多数对照级别图谱评定。
提高球化率的关键是球化处理和孕育处理。
球化处理方法：采用稀土镁合金的凹坑冲入法，简单易行，但烟尘较大。
采用低稀土镁合金盖包处理，镁的收得率可达50%以上，且可解决烟尘问题。
孕育处理可采用二次或三次孕育，球化包内孕育剂可用75 硅铁，浇包内可加抗衰退(例如含钡)孕育剂。
倘有必要，再用随流孕育或型内孕育。
5 级球化和6 级球化的石墨都是以蠕虫状石墨为主，5 级球化是蠕虫状石墨呈分散分布；6 级球化是蠕虫状石墨呈聚集分布。
两者主要区别如下：(1) 宏观组织聚集分布时，断口上出现稀疏的小黑点，蠕虫状石墨聚集程度增加时，黑点增大，数量也随之增加和密集；蠕虫状石墨分散分布时，其数量较聚集分布为少，断口不会出现小黑点。
(2) 微观特征蠕虫状石墨分散分布时，其长宽比较小，呈短而粗的棒状，端部圆钝，常与团状共存。
4～5 条蠕虫状石墨丛集一处者，称为聚集分布，此时蠕虫状石墨弯曲、扭转的趋势增加。
观察三维形貌，聚集分布的几条蠕虫状石墨往往是同一蠕虫状石墨的不同分枝，这种结构，比表面积较大，分枝与分枝间的距离较近，有利于碳的扩散，故铸态或热处理后，聚集分布的蠕虫状石墨周围容易形成铁素体。
(3) 化学成分蠕虫状石墨聚集分布时，宏观化学成分中残留镁量和稀土量都较低，含硅量较高。
图号：图号：光学放大倍数：100×光学放大倍数：100×浸蚀剂：未侵蚀浸蚀剂：未侵蚀材料及状态：球墨铸铁材料及状态：球墨铸铁处理：铸态处理：铸态组织及说明：图中石墨呈球状，少数团状，球化率为≥95%，球化级别为1 级。
组织及说明：图中石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状，球化率为90%～＜95%，球化级别为2 级。
球墨铸铁球化处理方法
2.1 炉料选择
球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。
为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，
S≤0.04％。
2.2 球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。
我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。
同时也能因增硅而有些孕育作用。
电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。
表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃S %
球化剂成分/%
Mg Re Si
电炉1420~1480≤0.047.0~9.0 6.0~8.0≤44.0
3 炉前控制
3.1 化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。
控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。
几种牌号的球铁的化学成分见表2。
3.2 球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。
一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较。
球墨铸铁常用的热处理方法
球墨铸铁常用的热处理方法有几种球墨铸铁组织中,石墨呈球状,对基体的削弱和破坏作用比片状石墨弱;球铁性能主要取决于基体组织,石墨的影响居次要地位;以各种热处理方式改善球铁的基体组织,即可程度不同地提高其力学性能;由于化学成分、冷却速度、球化剂等因素的影响,在铸态组织中,尤其是铸件薄壁处常出现铁素体+珠光体+渗碳体+石墨的混合组织;热处理的目的就在于获得所需要的组织,从而改善力学性能;球墨铸铁常用的热处理方法如下;1低温石墨化退火加热温度720~760℃;随炉冷却至500℃以下出炉空冷;使共析渗碳体分解,获得铁素体基体的球铁,以提高韧性;2高温石墨化退火880~930℃,转至720~760℃保温,随炉冷却至500℃以下出炉空冷;消除白口组织,获得铁素体基体的球铁,提高塑性,降低硬度,增加韧性;3完全奥氏体化正火880~930℃,冷却方式：雾冷、风冷或空冷,为减少应力,增加回火工序：500~600℃,获得珠光体+少量铁素体+球状石墨,提高强度、增加硬度和耐磨性;4不完全奥氏体化正火820~860℃加热,冷却方式：雾冷、风冷或空冷,为减少应力,增加回火工序：500~600℃,获得珠光体+少量分散的铁素体组织,得到较好的综合力学性能;5调质处理840~880℃加热,冷却方式：油或水冷,淬火之后的回火温度：550~600℃,获得回火索氏体组织,提高综合力学性能;6等温淬火840~880℃加热,在250~350℃盐浴中淬火,获得综合力学性能,尤其能提高强度、韧性与耐磨性;热处理加热时,铸件入炉温度一般小于350℃,加热速度视铸件尺寸与复杂程度而定,在30~120℃/h之间选择;尺寸大、复杂件的入炉温度要低,升温速度要慢;加热温度则取决于基体组织和化学成分;保温时间按铸件壁厚而定;此外,球铁铸件还可以采用高频、中频、火焰等方法作表面淬火,以获得高硬度、耐磨性以及抗疲劳性能;也可以软氮化处理,提高铸件耐磨性;。
几种球化处理比较介绍
这是撤渣能力好的盖包形式（图11），但包子制造维修麻烦。单嘴茶壶盖包的壶嘴，兼作注入原铁液和倾出处理后的铁液两用，双嘴茶壶盖包（图12），装合金的门设在包盖中间，包底装合金的凹坑也在中间，原铁液从一个嘴流入，处理完的铁液从另一个嘴流出。
2.3 多孔塞（通气搅拌）法
多孔塞法是铁液流入包子，处理合金经过放在包子上方的漏斗加入包内，在包底安装耐火砖多孔塞，通入N2气或其它惰性气体，产生搅拌和对流的处理方法（见图13）。
镁元素的物理性能列于表1。
表1 镁的部分物理性能
在元素周期
表中的序数
原子量
晶格排列
密度
熔点
沸点
比热
熔化潜热
汽化潜热
12
24.32
紧密六
方晶格
1.73g/cm3
651℃
1107℃
0.25卡/克.℃
86.3卡/克
1254±61.8卡/克
图1 敞口包一般冲入法,高径比=2:1
将镁加入铁液中会产生以下问题：
2.1.2 夹层覆盖冲入法（Sardwich, 三明治法）
在包底凹坑装入球化剂上再覆盖一定数量的球铁、废钢、铁屑、硅铁（有时还加入碳化钙）压实，最上面再盖一块预先浇铸的铁板，覆盖一夹层，所谓的Sandwich，三明治法（见图2），可以延缓镁合金的反应（几秒～十几秒），使冲入的铁液有一定高度，建立一个压头后才起反应，使镁蒸气上升过程中尽量被铁液吸收，减小反应激烈程度，提高镁的回收率。
关键词：球墨铸铁；球化处理方法
球化处理是生产高质量球铁件的重要环节之一，我国大多数工厂只采用敞口包冲入法球化处理工艺。这种方法，球化剂烧损大、镁的回收率低，球化不稳定，特别是镁光烟雾，造成铸造车间环境污染。人们也在寻求别的途径进行球化处理，如盖包、转包、喂线等等。某些工厂经过摸索，积累了很好的经验，不断改进，取得很好效果，但也有相当一部分工厂，由于没有掌握要领，采用新方法出现了这样那样的问题，又重新采用冲入法处理。全国铸铁及熔炼专委会在征求部分专家的意见后，认为有必要在第八届学术会议上展开重点研讨。
球化包芯线
一、前言管的生产行业，而且普及很快。
这种球化方法之所以得到广泛的推广和应用，同冲入法球化相比，有如下优点：剂的比重3-4kg/cm3，要轻于铁水的比重7.5kg/cm3。
所以，有一部份球化剂还没有熔化就已经漂浮在熔化剂用钢带包起来，加工成线状再盘起来使用，称为“包芯线”。
球化时再用喂丝机将“包芯线”直接插到球化包内已调好成份的原铁水里进行球化反应，这种喂丝球化，球化剂的吸收率可达到90%以上。
2、采用冲入法球化，每吨铁水需要球化剂15kg-18kg。
采用“包芯线”喂丝球化，每吨铁水需要“包芯线”25m，约10kg。
3、喂丝球化是边送丝边球化，“包芯线”几乎插到球化包的下1/3处进行球化反应，铁水随着球化反应的沸腾而进行搅拌，使铁水球化均匀，达到良好的球化效果。
4、冲入法球化时的除尘，在国内和国际都是很难解决的大问题，烟尘不但污染了环境，而且烟尘中排放的mgo、mgs等有害原素，直接侵害劳动者的身体健康。
喂丝球化是在球化房内进行球化处理的，球化时散发出的烟尘通过除尘器处理掉了，即保护了环境又保护了劳动者的身体健康。
5、冲入法球化包是靠机械传动，人工摇包将铁水翻到扇形包内，即消耗掉一定的机械备件，又增加了工人的劳动强度。
而喂丝球化包，是吊车工自己主、付钩配合，将铁水翻到扇形包内。
二、喂丝球化设备1、喂丝房喂丝房有如下设备构成：⑴喂丝房；⑵喂丝机；⑶台车；⑷液压站；⑸包盖升降机构；⑹包盖；⑺除尘设备；包盖、台车如下图：双工位喂丝房如下图：单工位喂丝房如下图：2、球化包及包梁3、小管使用的中间包4、吊钩称三、喂丝球化对原铁水的要求C≥3.9%，Si≥1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%,Mn：0.4一0.6%。
四、“包芯线”的基本化学成份(25-30)Mg :29-31% Si :40-45% Ca :2--7% Re :1—3% Ba ; 1--2% MgO :≤1.0% Al :≤1.5%五、纯镁球化剂“包芯线”加工规范1、芯料粒度：0—6mm, 其中0.5—4mm含量＞75%；2、芯线直径13mm(+0.6mm-0),铁皮厚度4.2mm,芯料重230－250g/m;六、“包芯线”质量检查1、包覆应牢固、缝正、不漏粉、不开缝、不折线、无虚包、空包、表面光洁、无油污。
球墨铸铁球化机理
球墨铸铁球化机理
球墨铸铁是一种高性能铸铁，其独特的球状石墨形态使其具有出色的韧性、强度和耐磨性，成为各种工业领域中的首选材料。
而球化是球墨铸铁制造过程中不可或缺的步骤，其目的是将灰口铸铁中的石墨球化成球墨石墨，以提高材料的力学性能。
球化机理主要包括两个方面，即球化剂的作用和铸造工艺的影响。
球化剂是实现球化的关键，其作用是在铁液中形成稳定的球墨石墨结构。
常用的球化剂有镁、稀土等元素。
镁作为球化剂时，可以在铁液中与硫、氧等元素反应，生成稳定的球墨石墨结构。
稀土元素可以通过改变石墨的形态和大小来促进球化。
除了球化剂的作用外，铸造工艺也对球化效果有重要影响。
铸造温度、浇注速度、浇注压力等因素都会影响球化效果。
一般来说，较高的铸造温度、合适的浇注速度和压力可以提高球化效果。
总之，球墨铸铁的球化机理是一个复杂的过程，需要综合考虑球化剂和铸造工艺等多种因素，才能获得优良的球墨铸铁材料。
- 1 -。
球墨铸铁提高球化率的工艺实用方案
球墨铸铁提高球化率的工艺实用方案球墨铸铁，也称为球铁、球墨铸造铁，是铸铁中的一种。
它是一种高强度、高韧性的铸铁，具有优异的塑性和韧性，同时还拥有优良的机械性能和加工性能。
在诸多应用场景中，球墨铸铁属于高性价比的铸造材料，广泛应用于机械工程、汽车工业、风电机组、建筑领域、水利工程等众多行业。
球墨铸铁的球化率是指在生产过程中球化处理后的球墨铸铁含有球化率的百分比。
球化率越高，球铁的强度、韧性等性能也会随之提升，因此球化率是衡量球墨铸铁质量优劣的重要指标之一。
那么，如何提高球墨铸铁的球化率呢？下面将详细介绍球墨铸铁提高球化率的工艺实用方案。
一、球化剂的选择提高球墨铸铁球化率的第一步是选择合适的球化剂。
目前常用的球化剂包括稀土系球化剂、铝系球化剂、钡系球化剂、锆系球化剂和镉系球化剂等。
稀土系球化剂是一种较为常用的球化剂，其具有容易溶解和分散、效果十分显著等优点。
铝系球化剂能够促进碳化物的析出，降低流动马口的温度，提高球化率。
钡系球化剂具有吸收气孔的作用，能够防止铸件表面气孔的产生，从而提高球化率。
锆系球化剂能够提高液态铁的表面张力，促进球化过程的进行。
镉系球化剂是一种新型的球化剂，能够大幅度提高球化率，降低晶化温度，但是其对环境和人体有一定的危害，因此在使用时需要注意安全。
在选择球化剂时，需要考虑生产工艺、成本等多方面因素，选择最优的球化剂。
同时，为了避免球化剂的混杂和影响，需要注意球化剂的储存和使用。
二、铁液的浇注温度和冷却速率铁液的浇注温度和冷却速率对球墨铸铁的球化率有着明显影响。
在浇注时，铁液的温度太低会导致球化剂未能完全分解，球化率低；而温度太高则会使球化剂的反应速度变慢，同样影响球化率。
因此，在生产过程中需要合理选择铁液的浇注温度，通常情况下铁液的温度控制在1450-1550℃之间。
除了温度，冷却速率也会影响球墨铸铁的球化率。
快速冷却能够降低球化剂的化学反应速率，从而影响球化率。
因此，在铸造过程中需要控制冷却速率，确保铁液冷却均匀。
球墨铸铁的工艺原理
球墨铸铁的工艺原理
球墨铸铁（Ductile Iron）是一种重要的铸铁材料，具有高强度、良好的韧性和耐用性。
其工艺原理主要包括球化处理和铸造工艺两个方面。
1. 球化处理：球墨铸铁的主要特点就是球状石墨（球墨）的存在，球墨可以增加材料的韧性和塑性，使其具有较高的拉伸强度和冲击韧性。
球状石墨的形成是通过在铸造过程中添加球化剂（一般为钆或镧等稀土元素）来达到的。
球化剂的作用是在铸造过程中形成碳化物核，在高温下将镁中的氧原子还原为氧化镁（MgO），释放出活泼的镁原子，与碳原子结合形成石墨球。
球化剂的添加量和方式会影响球墨铸铁的球状石墨形态和数量，因此需要精确控制球化剂的添加。
2. 铸造工艺：球墨铸铁的铸造工艺与普通铸铁类似，但需要更高的浇注温度和降温速率。
在铸造过程中，为了防止铁水中的氧气和其他杂质对球化剂的妨碍，通常会采用滑进式浇注法，即先浇注一部分铁水，再通过浇注剂将剩余的铁水顺滑地倒入模型中。
这样可以保持较高的浇注温度和较快的浇注速度，有利于球化剂发挥作用。
总体而言，球墨铸铁的工艺原理是通过控制球化剂的添加量和方式，以及优化铸造工艺参数，实现球状石墨的形成和分布，从而提高球墨铸铁的力学性能和耐用性。
球墨铸铁的炉前球化和孕育处理工艺
球墨铸铁的炉前球化和孕育处理工艺
1球墨铸铁炉料按配料单数量，先后加入到感应电炉内，熔清，升温到出炉温度（1520℃），准备出炉。
其间可用炉前快速分析仪测定原铁水成分。
2浇注用的铁水球化包，要提前修好，筑好堤坝，并用木柴烘干烘透。
3球墨铸铁所用的球化剂、孕育剂要按每炉要求数量分别称好，备用。
4将球化剂放入铁水包堤坝一侧，盖上孕育剂量的60%（一次孕育），再盖上干净无锈的球铁屑，并注意捣实。
5铁水出炉时，要冲入堤坝的另一侧，防止球化剂过早反应。
铁水出尽，等球化反应完毕，扒净渣子，防止回硫。
再在铁水表面撒上孕育剂量的30%（二次孕育），略加搅拌，盖上覆盖剂。
起吊浇注。
6浇注过程尽量平稳迅速，浇注时间不应超过10分钟，以防止球化衰退。
浇注过程中，特别注意做好随流孕育（三次孕育），用量是孕育剂量的10%。
7浇注完毕，把铁水包中的剩余铁水倒尽，扒净渣子，以备再用。
8检测所需的试样、试块所用铁水，应取于浇注后期。
铸造球铁件,球化过程常见问题及解决方案
提高球化效果的实用技术一.影响球化效果的因素：1.球化等级划分：球状石墨:国标ISO规定按石墨的面积率划分，面积率≥0.81为球状石墨。
石墨面积率计算方法:国标球化分级和评定：例如：某公司生产的QT450材质铸件金相检验中，根据金相视野中的球状和团状石墨个数所占石墨总数的百分比作为球化率，将球化率分为六级，具体如下：球化率计算时，视场直径为70mm，被视场周界切割的石墨不计数，放大100倍时，少量小于2mm的石墨不计数，若石墨大多数小于 2mm或大于12mm时，则可适当放大或缩小倍数，视场内的石墨数一般不少于20颗。
在抛光后检验石墨的球化分级，首先观察整个受检面，选三个球化差的视场对照评级图目视判定，放大倍数为100倍。
不同球化率的金相图像图号1 球化率：95% 图号2 球化率：90%图号3 球化率：80% 图号4 球化率：70%图号5 球化率：60% 图号6 球化率：50%2.球化可能会出现的问题及解决方案:（1）球化不良:此不良主要体现在炉后成品的残镁分析值低于0.030%（一般标准残镁规格值按照小于0.030%为下限规格值），金相石墨型态一般体现在球状石墨和蠕虫状石墨共存在，或球状石墨、蠕虫状石墨和片状石墨共存在，或蠕虫状石墨和片状石墨共存在，或全部为片状石墨。
控制球化不良的发生，特别注意以下几点：A.添加球化剂重量的核对或喂丝球化线的喂丝长度核对，确保实际加入量与标准规定的相符。
B.三明治球化温度或喂丝温度一般在1480-1530℃。
C.三明治球化反应时间一般控制大于55秒，喂丝球化速度一般控制19-22米/分钟。
D.三明治球化出炉过程确保电炉的先期铁水冲入到球化包的缓冲室，等缓冲室铁水满后，铁水再漫过球化室。
（有很多出炉铁水冲入不当，造成铁水直接冲到球化室的，造成球化反应提前进行，总的球化反应时间短，导致球化不良。
）E.三明治球化需要在球化包之球化室中的球化剂上侧放置覆盖剂，覆盖剂一般为矽钢片，厚度一般控制在0.3-1.0mm,直径或单边长度为10-30mm，要求无油无锈无杂质。
球墨铸铁提高球化率的工艺方案
球墨铸铁提高球化率的工艺方案球墨铸铁提高球化率的工艺实用方案国内普通球墨铸铁铸件的球化级别要求达到4级以上,(即球化率70%,)一般铸造厂达到的球化率为85%左右.近年来,随着球墨铸铁生产的发展,尤其是在风电铸件生产和铸件质量要求较高的行业,要求球化级别达到2级,即球化率达到90%以上.笔者公司通过对QT4_-_原采用的球化.孕育处理工艺以及球化剂.孕育剂进行分析.改进,使球墨铸铁的球化率达到了90%以上.1.原生产工艺原生产工艺:熔炼设备采用2.0T中频炉和1.5T工频炉;QT4_-_原铁液成分为(C)=3.75%_3.95%.. (Si)=1.4%_1.7%. (Mn) 0.40%. (P) 0._%. (S) 0._5%;球化处理所用球化剂为 1.3%_l.5%的RE3Mg8SiFe合金;孕育处理所用孕育剂为0.7%_0.9%的75SiFe-C合金.球化处理采用两次出铁冲入法:先出铁55%_60%,进行球化处理,然后加入孕育剂,再补加其余铁液.由于球化.孕育采用传统的方式,用25 mm厚的单铸楔形试块检测得到的球化率一般在80%左右,即球化级别3级.2.提高球化率的试验方案为提高球化率,对原来的球化和孕育处理工艺进行了改进,主要措施是:增大球化剂和孕育剂加入量.净化铁液.脱硫处理等.球化率仍然采用25 mm的单铸楔形试块进行检测,具体方案如下:(1)分析原工艺球化率偏低的原因,曾认为是球化剂用量较少,故将球化剂加入量由1.3%_1.4%增加到1.7%,但球化率并未达到要求.(2)另一种猜测是认为球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起,因而试验加大孕育剂量,由0.7%_0.9%增加到1.1%,球化率亦未达到要求.(3)继续分析认为铁液夹杂较多.球化干扰元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因,因而对铁液进行高温净化,高温净化温度一般控制在1 5_ _℃,但其球化率仍未突破90%.(4) (S)量高严重消耗球化剂量并加速球化衰退,因此增加脱硫处理,将原铁液(S)量从原来的0._5%降低到0._0%以下,但球化率也只达到86%.以上4种方案的试验结果如表1所示,楔形试块的组织和力学性能均未达到要求.3.最后采用的改进方案3.1具体改进措施原材料采用生铁.无锈或少锈的废钢和回炉料;对原铁液进行炉外加纯碱(Na2CO3)脱硫;采用福士科390预处理剂在包内进行预脱氧处理;采用福士科球化剂进行球化处理;采用碳化硅和硅铁联合孕育.新工艺原铁液成分控制: (C)=(3.70%_3.90%. (Si)=0.80%_1._%[铸件 (Si 终)=2.60%_3._%]. (Mn) 0.30%. (P) 0._%. (S) 0._%.当原铁液 (S)量超过0._%时,采用工业用纯碱进行炉前脱硫处理,因脱硫反应是吸热反应,要求脱硫温度控制在__℃左右,纯碱加入量根据炉前熔清时的 (S)量高低控制在 1.5 % _2.5 %.同时,球化处理包采用普通的堤坝式处理包,首先把福士科NODALLOY7RE牌号球化剂1.7%加入包底堤坝一侧,扒平压实,用0.2%的粉末状碳化硅和0.3%的小块状75SiFe先后覆盖一层,捣实后用压铁盖上,在铁液包的另一侧加入0.3%的福士科390孕育剂.出铁时首先冲入总铁液量的55%_60%,待球化反应完毕后,加入1.2%的75SiFe-C孕育剂后冲入剩余铁液,扒渣浇注.3.2试验结果原铁液脱硫前后的的成分见表2.表3,25mm单铸楔形试块对应的力学性能和金相组织见表4,金相组织中球化率的评定方法采用金相图像分析系统自动检测.4.结果分析4.1主要元素对球化率的影响C.Si:C能促进石墨化,减少白口倾向,但 (C)量高会使CE过高而容易产生石墨漂浮,一般控制在3.7%_3.9%.Si能加强石墨化能力,消除渗碳体.Si以孕育剂的方式加入时,可大大降低铁液的过冷能力.为了提高孕育效果,原铁液的 (Si)量从原来的1.3% _1.5%降到0.8%_1.2% , (Si终)量控制在2.60%_3._% .Mn:在结晶过程中,Mn增加铸铁的过冷倾向,促进形成碳化物(FeMn) 3C.在共析转变过程中,Mn降低共析转变温度,稳定并细化珠光体.Mn对球化率没有太大的影响.因受原材料的影响,一般控制 (Mn) 0.30%.P:当 (P) 0._%时固溶于Fe,难以形成磷共晶,对球铁的球化率影响不是很大.S:S是反球化元素,S在球化反应时消耗球化剂中的Mg和RE,阻碍石墨化,降低球化率.硫化物夹渣还会在铁液凝固之前回硫,再次消耗球化元素,加快球化衰退,进一步影响球化率.为了达到高的球化率,应该使原铁液的 (S)量降低到0._%以下.4.2脱硫处理当炉料熔清后,取样分析化学成分,当 (S)量高于0._%时要进行脱硫处理.纯碱脱硫的原理为:将一定量的纯碱置于浇包内,利用铁液流冲入而搅拌,纯碱在高温下分解,反应式为Na2CO3=Na2O+CO2 :生成的Na2O又与铁液中硫化合生成Na2S,(Na2O)+[FeS]=(Na2S) +(FeO).Na2CO3分解析出CO2引起铁液剧烈搅动,促进脱硫过程进行.纯碱渣极易流动.很快上浮,脱硫反应时间很短,脱硫后应及时扒渣,否则会回硫.4.3预脱氧处理.球化处理及孕育处理福士科390预处理剂在包内起到预脱氧处理的作用,同时增加石墨形核核心.增加单位面积石墨球数,还可以提高Mg的吸收率,大幅度提高抗衰退能力,提高球化率.福士科孕育剂含 (Si) =60%_70%. (Ca)=0.4%_2.0%. (Ba)=7%__%,其中Ba 可以延长有效孕育时间.选用福士科球化剂牌号为NODALLOY7RE,其 (Si)=40%_50%. (Mg)=7.0% _ 8.0%. (RE)=0.3%_1.0%. (Ca)=1.5%_2.5%. (Al) 1.0%.由于铁液经过了脱硫和预脱氧处理,铁液中消耗球化剂的元素大量减少,因此选用了 (RE)量低的球化剂,以减少RE对球状石墨形态的恶化;起球化作用的元素主要是Mg;Ca和Al可以起到加强孕育的作用.采用碳化硅和硅铁联合孕育处理,碳化硅的熔点在__℃左右,并在凝固时增加石墨结晶晶核,采用大剂量的硅铁孕育,可以防止球化衰退.5.结论生产铁素体球墨铸铁,要求球化率达到90%以上时,可以采用以下措施:(1)选用优质炉料,减少炉料中的反球化元素.(2)选用 (RE)量低的球化剂,减少RE对球状石墨形态的恶化影响.(3)原铁液的 (S)量应小于0._0%,这样可以减少球化剂的消耗量,特别是硫化渣二次回硫所消耗的球化元素.(4)对铁液进行预脱氧处理,增加单位面积石墨球数,提高球化率,大幅度提高抗衰退能力,延长有效孕育时间.(5)降低原铁液中 (Si)量,增加球化剂.孕育剂和各种预处理剂的加入量,强化孕育处理.。
关于球墨铸铁球化处理工艺的探讨 高才炜
3.1原、辅材料选择
球磨铸铁对于原材料的选择过程中，熔炼高韧性球墨铸铁的主要材料是废钢（低碳钢）、增碳剂、硅铁、回炉料、球化剂、孕育剂等。原材料应无油、无锈、低锰、低硫、成分明确。
3.2熔炼操作
接下来的熔炼操作需要按比例称料，然后按顺序向中频电炉内加料，加料顺序为：回炉料→废钢→增碳剂→硅铁→回炉料→废钢。送电开始熔炼。全部炉料添加完毕，升温至1480～1500℃，增碳时间5～10min，扒渣取样进行光谱分析。若成分符合原铁液成分要求，调至1430～1470℃的工艺温度，开始出铁球化处理。若成分不满足要求，按比例调整成分，取样化验，直至满足要求为止，升温至工艺要求的球化温度出铁。
2.2冲入法
儿冲入法是在我国当前的工业技术中最广泛的球化处理方法，通常是使用堤坝式球化处理包。为了降低铁液和镁之间反应的剧烈程度以及镁蒸气的挥发速率，冲入法通常使用含镁量较低的合金球化剂。冲入法在所有球化处理方法当中具有高的应用比例，主要原因为设备成本低、处理方法简单、对操作的要求较低，不需要复杂的技术支持，生产过程比较灵活。冲入法的不足之处在于生产环境恶劣，并造成严重污染。同时球化合金的效率低，烧损严重，造成资源浪费。另外，冲入法所用的合金一般要求高硅，这会导致铁液的增硅幅度很高，甚至达到0.8%，以上两个因素结合使得铁液的精确控制无法实现。
1.2球化剂添加量计算模型建立
球墨铸铁球化中球化剂的使用，以灰色关联模型或改进的灰色关联模型或联合灰色关联模型对原铁水基本化学成分（活性碳当量CEL、硅当量SiE、C和Si含量、微量元素含量水平）、石墨形核能力、氧化程度及S含量等冶金状态特性进行综合评价，评价体系由热分析曲线上的特征参数和炉前快速光谱成分分析结果组成，反映原铁水冶金状态对球化效果的影响。在评价之前，首先确定在生产条件下各冶金状态参数的阀值，并以各参数阀值的中值序列组成统计最优参比状态。评价时，对待测铁水状态参数序列与统计最优状态参数序列进行灰色关联性分析，根据灰色关联度综合评价值（平均灰色关联系数）与球化剂添加量WMg的相关性，建立考虑球化剂中Mg和稀土RE元素的收得率以及孕育“促球”作用的球化剂添加量WMg计算公式。
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球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。
为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，
S≤0.04％。
2.2 球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。
我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。
同时也能因增硅而有些孕育作用。
电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。
表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃S %
球化剂成分/%
Mg Re Si
电炉1420~1480≤0.047.0~9.0 6.0~8.0≤44.0
3 炉前控制
3.1 化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。
控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。
几种牌号的球铁的化学成分见表2。
3.2 球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。
一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较。