球化处理与孕育处理

球化处理

球化处理的作用是使石墨在结晶生长时长成球状来改善基体形貌来提高铸件的力学性能。

常用的球化剂

生产条件下目前常用的是含Mg、Ce和Y（钇）三种元素球化剂，工业上常用这三种元素为基本成分而制成。

1、镁球化剂的特点

密度为1.7238g/cm3,熔点为651℃，沸点1107℃，起其化学性质活泼，脱硫去氧能力很强，另外还使共晶点向右下方移动。

镁的优点：

①脱氧去硫，净化铁水。

②起搅拌作用，提高动力学条件。

③球化作用。铁水中残余镁的量在0.04%---0.06%。

镁的缺点：抗干扰能力差。

2、稀土镁合金球化剂的特点

稀土的作用：

①脱氧去硫，净化铁水。大于镁的作用。

②抗干扰能力强于镁。

③球化作用。小于镁的作用。

稀土的缺点：

①白口倾向大

②原子量大，动力学条件差

③球化能力小于镁

球化剂的处理方法：

1.冲入法；

该浇包分为凹坑式、堤坝式和复包式等。

2.型内球化法；

该方法的优点是球化剂的吸收率高，所得球铁的性能比普通冲入法的高，特别是抗拉强度较高的情况下伸长率也高。此外还克服了孕育衰退和球化衰退的问题。

3.盖包法。

优点：①比冲入法的镁利用率高10-20%；②球化剂加入的量少；③工作条件改善了。

4.自建压力加镁法；

特点：①以纯镁作为球化剂，降低了成本；

②镁的吸收率高，达到了60-80% ；

③处理的铁液在3T以上。

④倒包补加铁液1/2-1/3，同时孕育处理。

⑤危险系数大

5.转动包法；

特点：①应用于含硫高的铁水，可处理含量为0.3%的铁液。

②镁的加入量为0.14-0.20%。

6.镁合金法；常用的合金有Si-Fe-Mg、Cu-Mg、Ni-Mg、Ni- Si-Mg等。

7.喂丝法；

特点：①需要平底包，且H/D=1.5-2的细长包和加盖；

②处理包有足够的空间供铁水沸腾；

③处理的温度应尽可能的低；

④要求有高的含镁量。

孕育处理

孕育的目的是消除白口、增加共晶团和石墨球并细化、消除偏析、消除结晶过冷倾向等。

孕育效果的评定标准是：

①白口倾向的减少。方法是炉前三角试片检验；根据白口宽度大小或深度来评价，孕育前后白口差别越大说明效果越好。

②共晶团数的增加。

③过冷度的降低。

孕育处理的检验方式有金相检验、三角试片检验、超声波检验等。

实际上不必追求过大的孕育效果，因为孕育效果越好铸件凝固时的缩松倾向会越大。

铁液的孕育

灰铁中的孕育剂一般以75%Si-Fe为主，近年来又增加了锶、铈、钡、钛、锆等强化孕育元素的特种孕育剂。球铁中主要有硅铁孕育剂、硅钡孕育剂、硅锶孕育剂、硅锆孕育剂、硅钙孕育剂、稀土孕育剂等。

孕育剂的加入量与铁液的成分、温度及氧化程度、铸件壁厚、冷却速度、孕育剂的类型及孕育方法有关，尤其以铁液成分，逐渐壁厚及孕育方法的影响最为重要。一般情况下，铸铁要求牌号越高，则需要加入的量越大，选用强化孕育剂时加入的量越少，孕育方法越好加

入的孕育剂越少。

孕育方法

最常用的方法是在出铁槽将一定粒度的孕育剂（粒度大小随浇包而定，一般在5-10mm左右）加入铁液中，此方法简单易行但是会产生孕育剂的浪费以及孕育衰退的结果。近年来发展了许多瞬时孕育的技术。

孕育剂中各元素的存在形式与作用

Si(硅)

晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，原子量28，密度2.4g/cm3，熔点1414℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。

硅在铸铁中是固溶在基体中的，他全部溶于奥氏体或铁素体中，起到了固溶强化的作用，硅是负偏析元素有利于石墨化。增加硅的含量能使得①共晶点和共析点的含碳量减少②降低共晶线并提升了共析线，使得铁素体基体更加容易获得③缩小了奥氏体相区④出现了共晶与共析转变的三相区。

Sr(锶)

银白色软金属，原子量87.6，密度2.6g/cm3，熔点769℃，沸点1384℃，化合价+2。

锶能降低共晶团的数量，降低缩松倾向。含锶硅铁消除白口的能力很强，特别有利于改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况，使不同厚度处组织的差别更小，过冷组织只见于铸件的表层。

Ba(钡)

原子量137.327，密度3.51g/cm3。熔点725℃。沸点1640℃。化合价+2。

钡有很强的促进石墨化的能力，降低白口倾向，可改善薄壁件中石墨的形态和分布状况，而且还有减缓孕育衰退的作用。但是有报道说，加入过多的钡会使基体组织中铁素体含量增多，导致铸铁的强度降低。Ca（钙）

银白色的轻金属。质软。原子量为40，密度1.54g/cm3。熔点839±2℃。沸点1484℃。化合价+2。

硅钙合金虽有很强的孕育作用，但是，除制成包芯线应用外，用粒状合金作铸铁的孕育剂并不太合适，其主要缺点是

①密度远低于铁液，易于飘浮而影响其与铁液的作用；

②成渣倾向大；

③孕育作用衰退快；

④处理需用的加入量大，约为0.3～0.5％。

Ti(钛)

钛的原子量47.867。密度为4.506-4.516g/cm3（20℃）。熔点1668±4℃，沸点3260±20℃。

钛在铸铁中以硫化物、氧化物和氮化物的形式存在，它是反球化元素，最高界限含量为0.07%。它的碳、氮化物常以细颗粒（方形、多边形）存在于铸铁中且具有极高的硬度，提高了铸铁的耐磨性。此外还有强化铁素体的效果，量少时能细化石墨球。一般灰铁中含量在