球鐵生產(chǎn)技術(shù)管理知識(shí)資料

1、 球鐵生產(chǎn)技術(shù)資料 哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司 目錄 頁(yè)FeSi合金在儲(chǔ)存過(guò)程中的氧化作用 4鑄鐵的孕育 4鋁在鑄鐵中的作用 6Ba在鑄鐵中的作用 7Ca在鑄鐵中的作用 8Ce在鑄鐵中的作用 8S和O在鑄鐵中的作用 9Sr在鑄鐵中的作用 10孕育實(shí)踐 11孕育機(jī)理 13孕育衰退 14球鐵的Mg含量 16鐵水的取樣 17加蓋中間包的球化處理 19“帶凹坑的Sandwhich”法 21微量和痕量元素鑄在鐵中的作用 22蠕墨鑄鐵 25鐵合金儲(chǔ)倉(cāng)的結(jié)構(gòu) 27灰鐵用孕育劑的選擇 29球鐵用孕育劑的選擇 31推薦的灰鐵目標(biāo)成分 31球鐵的推薦目標(biāo)成分 33球化劑的選擇 34鐵水的保溫 35后期的隨

2、流孕育 37影響鎂在球鐵的包處理中的加入量和回收率的因素 39渣相在球鐵處理和澆鑄時(shí)的分布 43球化不良 45球鐵的球化衰退 47可供選擇的中間包包蓋結(jié)構(gòu) 49球鐵的鎂/硫比 51氮?dú)饪?52氫針孔 53灰鐵中的一氧化碳?xì)饪?54灰鐵中的渣缺陷 55型內(nèi)球化 56厚大斷面鑄件的孕育 58FeSi合金在儲(chǔ)存過(guò)程中的氧化作用在球鐵生產(chǎn)中用作孕育劑的FeSi合金，如果在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中受了潮或處于高濕度空氣中，很容易產(chǎn)生表面氧化。這種氧化作用會(huì)演變成為一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，尤其是經(jīng)過(guò)破碎的，低級(jí)細(xì)粒硅鐵合金，當(dāng)其被加入到鐵水中時(shí)，會(huì)降低其使用效率。這意味著將加大用量，并因此而增加成本和增多因渣而可能導(dǎo)致的問(wèn)

3、題。 可以把FeSi的氧化程度與其氧含量關(guān)聯(lián)起來(lái)。已經(jīng)測(cè)定過(guò)孕育劑和MgFeSi合金的含氧量與其在干燥和高濕度條件下的儲(chǔ)存時(shí)間的關(guān)系。下圖是所獲得的典型結(jié)果。合金在干燥條件下儲(chǔ)存時(shí)，其氧含量只會(huì)發(fā)生很小的變化，而在儲(chǔ)存過(guò)程中受潮時(shí)，則顯示出了嚴(yán)重的氧化傾向。在干燥和潮濕儲(chǔ)倉(cāng)中儲(chǔ)存的硅鐵的氧化長(zhǎng)度儲(chǔ)存FeSi合金的重要措施（1）總應(yīng)用密封容器或防水包裝物，如大包裝袋或鋼桶，運(yùn)輸鐵合金。包裝應(yīng)很好加以遮蓋以防下雨和水淋。（2）如果鐵合金不得不露天存放，則必須將它們裝在密閉的防水鐵桶或包裝袋中，以免暴露在水或雨中。為使產(chǎn)生冷凝的危險(xiǎn)減至最小，應(yīng)避免大的溫度變化（避免暴露在陽(yáng)光下）。（3）避免FeSi

4、合金氧化的最好辦法是將其儲(chǔ)存在恒溫的干燥倉(cāng)庫(kù)中。鑄鐵的孕育孕育是用來(lái)控制鑄鐵的組織和性能的一種手段， 它是通過(guò)為灰鐵的石墨片和球鐵的石墨球的生長(zhǎng)增加成核點(diǎn)的數(shù)量來(lái)達(dá)到的。它將減小共晶凝固期間的過(guò)冷，從而使組織中形成堅(jiān)硬的鐵碳化合物或白口的危險(xiǎn)減至最小，尤其是在薄壁鑄件的情況下。孕育劑是在澆鑄前往鐵水中加入的一種材料，它將為石墨提供合適的成核點(diǎn)。最有效的孕育劑是含有少量一種或幾種元素（如Ca、Ba、Sr、Zr和/或Ce）的FeSi合金。下面的金相照片和表格示出的是幾個(gè)加和不加孕育劑的灰鐵和球鐵的組織和性能的例子。如同從金相照片中可以看出的那樣，未進(jìn)行孕育的鑄件（左邊的）含有大量硬而脆的鐵碳化合物

5、（滲碳體、Fe3C）和很差的石墨組織。進(jìn)行過(guò)孕育的鑄件（右邊的）則是含有許多無(wú)序排列的細(xì)小石墨片的均勻組織（灰鐵）和在鐵素體和珠光體基體中存在大量細(xì)小石墨球的組織（球鐵）。孕育的重要優(yōu)點(diǎn)：（1）可以消除組織中通常被稱為 “白口”的硬而脆的鐵碳化物（滲碳體）的形成，促進(jìn)石墨在共晶凝固過(guò)程中的生成。（2）提高切削性能和機(jī)械性能，減少因斷面尺寸改變引起的變化。（3）增加球鐵的石墨球數(shù)，從而在整個(gè)斷面厚度上形成更細(xì)更均勻的組織。這樣的組織將有利于改善機(jī)械性能，減小合金化元素或微量元素在鑄鐵中的偏析傾向以及獲得較好的機(jī)加性能。注：鑄鐵的某些條件，如原鐵水的硫含量（灰鐵），溫度和總的“衰退”時(shí)間將會(huì)影響對(duì)

6、某一專利孕育劑的選擇。在選用孕育劑之前，應(yīng)參考Elkem技術(shù)資料第15和16頁(yè).有關(guān)孕育和專利孕育劑的詳細(xì)的資料請(qǐng)看Elkem下列小冊(cè)子：鑄鐵的孕育Foundrisil孕育劑Surerseed孕育劑鋁在鑄鐵中的作用鋁在鑄鐵熔煉時(shí)將起脫氧劑的作用，會(huì)同溶解于鐵液中的氧反應(yīng)生成Al2O3。這種氧化物會(huì)與SiO2形成硅酸鹽相Al2O3 SiO2，或作為一種組份進(jìn)入含鈣硅酸鹽相CaOAl2O3 SiO2中。不含鈣硅酸鹽的孕育作用有限。含鈣硅酸鹽相可促成最高的成核率（它是怎樣起作用的，可在關(guān)于鈣的一節(jié)中找到）。加入小量鋁可以提高Fe-C相圖中穩(wěn)定系的熔點(diǎn)。增大穩(wěn)定和亞穩(wěn)定凝固之間的溫度范圍，并可在無(wú)任何

7、太大亞穩(wěn)定凝固危險(xiǎn)的情況下允許鐵水有較高的過(guò)冷。這也使得鋁是石墨一種的強(qiáng)穩(wěn)定劑。由于鐵液中存在有鋁，因而會(huì)增大對(duì)H的吸收，并可使較多的H含量溶解于鑄鐵液中。H在鐵水中的溶解度將隨熔體溫度的下降而降低，過(guò)量的溶解H可成為氣孔或所謂的針孔進(jìn)行脫溶。這就是會(huì)使鑄件機(jī)械性能和表面質(zhì)量下降的鑄造缺陷。眾所周知，在灰鐵方面，Al是用來(lái)增加抗拉強(qiáng)度。除了能促進(jìn)H-針孔的形成之外，Al還會(huì)因?yàn)檠趸さ陌斐扇毕?。在球鐵方面，Al能促進(jìn)蠕狀石墨的形成，尤其是在厚大斷面鑄件情況下。作為一種脫氧劑來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)記住的是：渣量也會(huì)隨其含量的增加而增大。Al的來(lái)源：Al鎮(zhèn)靜鋼廢料孕育劑鐵合金被爐料中有色金屬?gòu)U料的污染故

8、意加入通常的含量；小于0.03%Ba在鑄鐵中的作用Ba在鑄鐵熔體中將起脫氧劑的作用。Ba會(huì)同氧起反應(yīng)，并生成為硅酸鹽相BaOAl2O3SiO2和BaO SiO2的組份之一的氧化物BaO。這兩種相都具有一個(gè)在尺寸方面僅與石墨稍稍不同的六角形晶體結(jié)構(gòu)。Ba會(huì)以與鈣相同的方式起作用，但它同氧的反應(yīng)是發(fā)生在Ca同O的反應(yīng)結(jié)束以后（關(guān)于Ba在鑄鐵熔體中的作用請(qǐng)見(jiàn)有關(guān)鈣的那一節(jié)）。加Ba的優(yōu)點(diǎn)是：含Ba的活化晶核在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是穩(wěn)定的，而且將使孕育劑更加抗衰退。這樣的結(jié)果就是一種能保持20分鐘以上時(shí)間的孕育劑。這樣一種孕育劑在澆鑄大件和常出現(xiàn)延遲的生產(chǎn)線方面是很有用的。在灰鐵和球鐵這兩種情況下，Ba能增加

9、成核率。在晶核具有長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性的球鐵方面，這種作用就是高球數(shù)，即或在鎂處理后不加孕育劑的情況下也如此。Ba會(huì)同鈣生成一種易去除的渣。另一個(gè)作用是：因?yàn)楹珺a渣將主要保留在處理包中，所以它易于使塞棒和澆鑄機(jī)保持清潔。雖然表面看起來(lái)生成的渣很多，然而這只是一種假象，因?yàn)樵鼘⒈Ａ粼阼F水包中，而不是被轉(zhuǎn)入自動(dòng)澆鑄機(jī)里。因此，需要對(duì)鐵水包進(jìn)行更多的清理和維護(hù)，然而大多數(shù)鑄造廠將會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一種比起更換塞棒和清理澆鑄機(jī)來(lái)更好，更清潔和更廉價(jià)的選擇。這樣的效果是塞棒和澆鑄機(jī)內(nèi)部都比較清潔，而且具有較長(zhǎng)的使用壽命。由于Ba能促進(jìn)和改善石墨的成核作用，因而使含Ba孕育劑成為白口的有效去除劑。Ba的來(lái)源：含Ba孕育

10、劑常用量，很少不大于0.003%。Ca在鑄鐵中的作用Ca在鑄鐵熔體中將起脫氧劑的作用。Ca將與 O起反應(yīng)，并生成氧化物CaO，成為硅酸鹽相CaOAl2O3SiO2和CaOSiO2的一部份。這兩種硅酸鹽相都有一個(gè)與石墨結(jié)構(gòu)僅稍不同的六角形晶體結(jié)構(gòu)。Ca是通過(guò)孕育劑加到鑄鐵熔體中的，在那里將發(fā)生Ca同O生成硅酸鹽相的反應(yīng)。這些相將沉積在熔體中的其它氧化物表面上，并成為加速石墨成核和生長(zhǎng)的活化晶核。這意味著為使凝固作用得以發(fā)生，熔體必須較小的過(guò)冷。這將防止發(fā)生亞穩(wěn)凝固和生成鐵碳化物。由此可見(jiàn)，在灰鐵和球鐵的凝固條件下，Ca有助于石墨的形成以及改善石墨的成核。此外，Ca還有一個(gè)好作用：當(dāng)將其用于球鐵生

11、產(chǎn)時(shí)， Ca能同S起反應(yīng)從而生成CaS。這個(gè)CaS將對(duì)富Mg硅酸鹽相起晶核作用，從而賦予石墨以球形而不是片形。在球鐵生產(chǎn)中，Ca將通過(guò)同S和O的反應(yīng)，并生成硅酸鹽相的途徑而促進(jìn)孕育過(guò)程的發(fā)生。這樣一來(lái)的效果是：一個(gè)高的成核率和一個(gè)賦予高球數(shù)的高石墨球生長(zhǎng)率。Ca既能強(qiáng)化它自身的孕育作用，也能加強(qiáng)Al和Ba的孕育效果。在鑄鐵熔體中，因鈣含量太高而帶來(lái)的問(wèn)題是：使熔體中渣的生成量增多，以及可能使石墨的形態(tài)不對(duì)。而且，如果Ca含量太高，則會(huì)使FeSi基孕育劑在熔體中的溶解度下降。此外，過(guò)高的Ca還會(huì)促進(jìn)碳化物的生成。這就是為什么對(duì)孕育劑的Ca含量有一個(gè)建議的上、下限的原因。孕育劑的Ca含量取決于是讓

12、Ca僅起孕育作用，還是還要其與鑄鐵熔體中的S起反應(yīng)。Ca的來(lái)源：鐵合金球化劑孕育劑常用量：最多達(dá) 0.01%Ce在鑄鐵中的作用Ce既可起孕育劑的作用和也可起球化劑的作用。Ce可以使對(duì)石墨結(jié)構(gòu)有負(fù)面影響的痕量元素(如Pb、As、Bi、Sb、Sn、Al、Ca和Ti)處于停頓狀態(tài)。額外的Ce將同鑄鐵熔體中的溶解O和S起反應(yīng)。許多夾雜物都屬X2Y3和XY2類型，其中X代表Ce，Y代表S或O。這些夾雜物將對(duì)石墨的成核起晶核的作用，并會(huì)降低熔體開始共晶凝固所需的過(guò)冷。遵循穩(wěn)態(tài)FeC相圖的凝固作用是較容易發(fā)生的，而且顯微組織將由石墨而不是碳化鐵所組成。尤其是含S夾雜物已經(jīng)顯示出能增加球鐵中石墨球的成核率。含

13、Ce夾雜物以及含Ca和Al的硅酸鹽相都是良好的成核點(diǎn)，Ce基孕育劑會(huì)造成大量的成核點(diǎn)。由于S和O被有效地加以了凍結(jié)，因此，石墨的生長(zhǎng)形態(tài)將從片狀改變成球狀。在球鐵熔體中，Ce的作用是增加成核點(diǎn)和使有較多的球數(shù)。當(dāng)孕育劑中含有Ce時(shí)， Ca和Al之類的其它活性元素的敏感性將增大。過(guò)量的Ce可以導(dǎo)致不希望的石墨組織和碳化物的形成， Ce過(guò)量還可導(dǎo)致開花狀和塊狀石墨組織的生成。這兩種組織都會(huì)導(dǎo)致鑄件機(jī)械強(qiáng)度的降低。這是一個(gè)問(wèn)題，尤其是在厚大斷面鑄件方面。另外還知道Ce能促進(jìn)塊狀石墨在奧氏體球鐵中的形成。Ce的來(lái)源：大多來(lái)自所加入的MgFeSi 作為混合稀土加入到純Mg球化過(guò)程中的 可能存在于有些孕育

14、劑中的常用量：小于0.02%S和O在鑄鐵中的作用將S和O加到鑄鐵熔體中是為了使熔體對(duì)孕育更加敏感。進(jìn)行球鐵生產(chǎn)時(shí)，是在Fischer轉(zhuǎn)包中用純Mg或MgFeSi對(duì)熔體進(jìn)行Mg處理。進(jìn)行這種處理的目的是為了抑制表面活性元素S和O，借此使石墨的生長(zhǎng)形態(tài)從片狀改變成球狀。S和O將固定在石墨的斜方晶晶面上，并減小該晶面的表面能，使斜方晶晶面成為生長(zhǎng)較快的晶面。這樣的結(jié)果就是形成許多石墨片。問(wèn)題是當(dāng)所有的S和O被球化過(guò)程固定住，且沒(méi)有留下足夠的S和O同孕育劑中的活性元素Al、Ca、Ba、Ce相反應(yīng)時(shí)。這些元素以及S和O將提供在晶體方面與石墨稍有不同的氧化物和硅酸鹽，成為石墨的合適成核點(diǎn)。當(dāng)熔體中不存在這

15、些氧化物和硅酸鹽時(shí)，則需要較大的過(guò)冷，以便激活使鐵水發(fā)生亞穩(wěn)凝固的石墨的成核。如果不是石墨而是鐵碳化物被成核，則鑄件的機(jī)械性能將大大下降。另外，如果S和O在熔體中的含量很高，為了得到球鐵，則必需在球化處理之前，加入較多的Mg。較高的加Mg量將導(dǎo)致較多的渣和煙霧的產(chǎn)生，Mg回收率的下降以及比較猛烈的反應(yīng)。S含量過(guò)高還會(huì)對(duì)球鐵的石墨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)不能對(duì)S加以抑制時(shí)，它可能同F(xiàn)e相反應(yīng)從而生成可在晶邊附近看到的低熔點(diǎn)共晶相FeS。這樣的結(jié)果就是鑄件機(jī)械性能的下降，尤其是高溫性能的下降。O含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致渣量增加，從而增加成品鑄件因渣的關(guān)系而產(chǎn)生缺陷的危險(xiǎn)。總之，由渣造成的缺陷會(huì)降低鑄件的機(jī)械性能

16、，如同在FeS的情況下那樣。雖然灰鐵中的S含量比球鐵中的S含量高，但是，仍然要記住的是：盡管S將增大對(duì)孕育劑的響應(yīng)，但它也會(huì)增大產(chǎn)生MnS氣孔和反白口的傾向。S和O的來(lái)源：焦炭增碳劑生鐵廢鐵加入的FeS 灰鐵通常的S含量：小于0.15%球鐵通常的S含量：小于0.015%Sr在鑄鐵中的作用鍶總是以FeSi基孕育劑形態(tài)Superseed75、Superseed50或Superseed Extra精確地加入到鑄鐵中的。這個(gè)元素不會(huì)自然存在于用來(lái)生產(chǎn)鑄鐵的爐料中，然而作為孕育劑進(jìn)行很少量的添加卻對(duì)金屬的組織具有有益的作用。孕育劑Superseed75和Superseed50最初是由英國(guó)鑄鐵研究學(xué)會(huì)研制

17、的，現(xiàn)在則是由在挪威和加拿大的Elkem工廠進(jìn)行生產(chǎn)。這種孕育劑主要用于中、高S含量的灰鐵，而這些含Sr的孕育劑大多是在灰鐵生產(chǎn)中用的最廣的配方。這是因?yàn)镾r具有獨(dú)特的性能。當(dāng)今鑄鐵廠最關(guān)心的問(wèn)題之一就是縮松或收縮。這主要是因鑄型膨脹而由砂子引起的，但偶爾也是由鑄件的狀況（例如，起熱點(diǎn)作用的小圓角）造成的。孕育劑中的Sr具有促進(jìn)A型石墨生長(zhǎng)的作用，盡管保持比其它孕育系統(tǒng)少的共晶晶粒數(shù)不變的時(shí)間相同。雖然其它孕育劑也能促使大量A型石墨的生成，但大量成核點(diǎn)會(huì)引起大量共晶晶粒的生成。石墨生長(zhǎng)和晶粒數(shù)之間的這種不平衡會(huì)導(dǎo)致小共晶晶粒的生成，以及可能在晶粒之間產(chǎn)生收縮。Sr能促進(jìn)生成較大的共晶晶粒，從而

18、防止晶粒之間出現(xiàn)縮松。注意：由砂子引起的收縮問(wèn)題不能用孕育劑來(lái)解決。在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，已經(jīng)研制出了新一代含Zr和Sr的孕育劑-Superseed Extra，可用于S含量范圍較寬的時(shí)候。這種把鋯的作用和鍶的上述作用組合在一起的孕育劑能生產(chǎn)具有細(xì)小石墨形態(tài)和優(yōu)良機(jī)械性能的灰鐵。Sr的通常用量：達(dá) 0.003%。孕育實(shí)踐 通常都是在澆鑄作業(yè)三個(gè)階段中的一個(gè)或幾個(gè)階段里把孕育劑加入到鑄鐵中的：（1）加入到出鐵時(shí)的鐵水包中。（2）加入到隨它進(jìn)入鑄型的金屬流中。（3）采用放置在澆道系統(tǒng)關(guān)鍵地方的鑲塊。影響孕育方法選擇的因素是：（1）從開始出鐵到澆完最后一件的時(shí)間，即通常所說(shuō)的衰退時(shí)間。（2）鐵水溫度。（3）

19、在過(guò)程的特定位置處入孕育劑的可能性。（4）澆鑄系統(tǒng)對(duì)后期隨流孕育的適應(yīng)性。鐵水包孕育由于運(yùn)送鐵水包所涉及的時(shí)間長(zhǎng)度是無(wú)法消除的，因此，為彌補(bǔ)會(huì)出現(xiàn)的衰退損失，必須加入量比較多的孕育劑。加入量從大多數(shù)灰鐵的0.2%到最苛刻球鐵的0.75%。孕育合金應(yīng)根據(jù)鐵水包尺寸加以選擇，并且應(yīng)是無(wú)灰塵的，從而避免因氧化和熱氣流引起的損失。在一般情況下，300公斤以下的鐵水包可以采用0.5-3mm粒度的，大于300公斤的鐵水包建議采用1-6mm粒度的。為從孕育劑獲得最高的效率，應(yīng)遵循以下加入原則：（1）不是在裝入鐵水前進(jìn)行添加，而是將孕育劑加到進(jìn)入鐵水包的金屬流中；（2）隨鐵水包被裝滿到25%和75%之間時(shí)，使

20、孕育劑細(xì)細(xì)地流入金屬流中。這將保證其很好的混合和溶解；（3）確保在裝入鐵水包之前鐵水是無(wú)渣的。被渣包裹的孕育劑是無(wú)效的；（4）當(dāng)需要使金屬在包和包之間進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)在澆鑄前的最后一次轉(zhuǎn)移過(guò)程中加入孕育劑，以便使衰退減至最小。注意：絕不應(yīng)在出鐵前將孕育劑加到包底，尤其是當(dāng)鐵水包還是紅熱的時(shí)候或鐵水包中還殘留有少量前一次澆鑄剩余的鐵水時(shí)。對(duì)球鐵進(jìn)行孕育時(shí)，很重要的一點(diǎn)就是必須在Mg反應(yīng)完成后加入孕育劑。與球化劑一起加入或者正發(fā)生反應(yīng)時(shí)加入，會(huì)大大減少孕育劑的有效性，并可能導(dǎo)致鑄件碳化物含量的增加。在必須將球化劑和孕育劑加到同一個(gè)鐵水包中的情況下，當(dāng)已經(jīng)把大約2/3的鐵水澆到球化劑上時(shí)，應(yīng)停止出

21、鐵。然后進(jìn)行等待，直至反應(yīng)結(jié)束，而后將孕育劑加入到剩余的鐵水流中。隨流孕育后期的隨流孕育，是將孕育劑加到進(jìn)入鑄型的金屬流中，這樣實(shí)際上可以消除衰退。照此，同常規(guī)的鐵水包處理相比，可大大減少孕育劑的加入量。在通常情況下，灰鐵的用量為0.02-0.05%，球鐵的用量為0.05-0.2%。在一般情況下，必須將孕育劑的粒度專門定在0.2-0.7mm以確保其在鐵水中的快速溶解，以及很好通過(guò)應(yīng)用機(jī)械的流動(dòng)性。雖然專業(yè)應(yīng)用機(jī)械在市場(chǎng)上就可以買到，但是，為在澆鑄期間獲得穩(wěn)定的加入量，許多鑄造廠已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造出了螺旋給料機(jī)構(gòu)。很容易將后期的隨流孕育應(yīng)用到固定式澆鑄站或鐵水包輸送裝置上，在移動(dòng)包上使用是不容易達(dá)到

22、的。型內(nèi)孕育由壓制或鑄造的孕育劑制成的鑲嵌塊可作用一種保險(xiǎn)手段，但是，將這種處理用作主要孕育作用源還很稀少。有多種不同規(guī)格和成分的鑲嵌塊可資利用，而且已經(jīng)證明：當(dāng)衰退時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，或當(dāng)無(wú)法進(jìn)行后期的隨流孕育時(shí)，用其擔(dān)任次要孕育任務(wù)是很有價(jià)值的。有可能產(chǎn)生不能將鑲嵌塊加入鑄型的人為錯(cuò)誤，但也無(wú)需對(duì)鑄件進(jìn)行嚴(yán)密的事后檢查，因?yàn)橥ǔ㈣偳秹K用作唯一孕育劑的情況很少。孕育機(jī)理在過(guò)去的時(shí)間里，為了解釋在鑄鐵凝固過(guò)程中石墨成核的機(jī)理，已經(jīng)研究出了許多理論。大多數(shù)理論都是建立在這樣的設(shè)想上：即，石墨是由非金屬基質(zhì)在冷凝過(guò)程中的多相成核結(jié)果形成的以及微量元素Ca、Ba、Sr等在成核過(guò)程中將起重要作用。球鐵在Mg

23、處理過(guò)的鑄鐵中，處理后的微小夾雜物主要含有Mg，Ca、S、Si和O。這些都是鎂處理的一次反應(yīng)產(chǎn)物。這些夾雜物由一個(gè)硫化物核心和一個(gè)具有許多小平面的硅酸鹽外殼組成。硫化物核心含有MgS和CaS這兩者，外殼則是鎂的復(fù)合硅酸鹽（例如MgSiO3、Mg2SiO4）。這些相在冷凝過(guò)程中將不起石墨潛在成核點(diǎn)的作用，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)大的晶核/石墨界面能阻擋層。用含鈣硅鐵孕育后，在球化過(guò)程中產(chǎn)生的硫化物/氧化物夾雜物表面上，將會(huì)形成CaSiO3和CaAl2Si2O3類型的六角形硅酸鹽相。在冷凝過(guò)程中，這些鈣硅酸鹽對(duì)石墨的成核將起最最好的成核點(diǎn)的作用，這是因?yàn)樗鼈兊牧切尉w結(jié)構(gòu)同石墨的晶格（即低能界面）非常相似。

24、下圖左邊示出的是球化后在球鐵中生成的典型微笑夾雜，右邊的則是用含Ca、Ba或者Sr的硅鐵進(jìn)行孕育處理后的夾雜物的組成示意圖。表面殼體含有加入孕育劑期間生成的六角形鈣的硅酸鹽，而大顆粒則是球化處理的產(chǎn)物。因此，孕育處理不會(huì)增加熔體晶核粒子總數(shù)，而是使已經(jīng)存在的球化處理產(chǎn)物表面發(fā)生變質(zhì)。這可說(shuō)明Mg處理和孕育之間的重要關(guān)系，而且，為球化處理期間球鐵的有效孕育提出了基本原理。由于夾雜物表面的變質(zhì)結(jié)果，球數(shù)的最終密度也會(huì)大大的不同。當(dāng)用含Sr或Ba的硅鐵孕育劑進(jìn)行孕育時(shí)，會(huì)形成與鈣的硅酸鹽等效的六角形硅酸鹽（即SrSiO3、SrAl2Si2O8、BaSiO3、BaAl2Si2O8）。灰鐵灰鐵的成核機(jī)理

25、與球鐵的情況有些不同，主要因?yàn)樵杏幚碇安患渔V入。因此，其它基質(zhì)將為在孕育處理期間形成的Ca、Ba或Sr的硅酸鹽起作為成核點(diǎn)的重要作用。從原理上講，同一種孕育劑既可用于灰鐵，也可用于球鐵，而且產(chǎn)自原生夾雜物表面上的六角形硅酸鹽相的孕育機(jī)理對(duì)所有的鑄鐵都是勝任的。然而，灰鐵中沒(méi)有鎂的原生硫化物和硅酸鹽意味著是其它粒子在起主要作用。假定的是：大量存在硫化錳（MnS）會(huì)取代可在球鐵中看到的含鎂粒子。灰鐵中Mn和S之間的關(guān)系應(yīng)是如下那樣：Mn%=1.7×S%+0.3當(dāng)達(dá)到這種平衡時(shí)，便可獲得形成細(xì)小MnS粒子的最佳條件。此外，按照有效孕育的原理，為有一個(gè)最大可能的MnS粒子密度數(shù)，灰鐵的S

26、含量應(yīng)大大高于球鐵才行。通常情況下推薦的S含量為0.05-0.15%。一些重要的考慮·純硅鐵一點(diǎn)孕育作用也沒(méi)有；·孕育處理不會(huì)增加灰鐵和球鐵潛在成核點(diǎn)的數(shù)量，但可以把現(xiàn)存的成核點(diǎn)改變成有利于的形態(tài)；·有效孕育的重要考慮是在球鐵的Mg處理期間生成大量的非金屬微小粒子（硫化物和氧化物），在灰鐵中生成大量的MnS粒子；·孕育劑中除了Si之外含有的微量元素（如Ca、Ba、Sr）對(duì)孕育劑的有效性來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的；·基鐵的氧含量在生成供石墨成核用的有效氧化物基質(zhì)方面也是很重要的。孕育衰退鑄鐵孕育劑是通過(guò)使共晶凝固期間適合于石墨生長(zhǎng)的成核點(diǎn)數(shù)顯著增加的途徑爾

27、產(chǎn)生它們?cè)杏饔玫?。這些作用會(huì)因灰鐵中共晶晶粒數(shù)和球鐵中石墨球數(shù)的顯著增多而變得十分明顯。這將導(dǎo)致過(guò)冷度的減小，從而使鑄件生成鐵碳化物或白口的危險(xiǎn)減至最小，尤其是在快速冷卻的薄壁鑄件情況下。孕育劑的作用是加入之后立刻就能達(dá)到最大，而且它們會(huì)隨時(shí)間而衰退。衰退速度與以下因素有關(guān)：·孕育劑成分；·往其中加入的生鐵的類型；·溫度；·表面能；·擴(kuò)散速度。衰退會(huì)因?yàn)榧尤牒箢^幾分鐘內(nèi)孕育作用的大量損失而變得很快。孕育衰退可用導(dǎo)致成核點(diǎn)總數(shù)減少（即晶核粒子按照Ostwala Ripenmg效應(yīng)進(jìn)行生長(zhǎng)或長(zhǎng)大）的晶核群的聚合與重新分離加以解釋。這一特點(diǎn)與下圖所

28、示的衰退試驗(yàn)結(jié)果非常符合。衰退的主要后果（1）導(dǎo)致共晶凝固期間發(fā)生較大過(guò)冷，從而增大灰鐵和球鐵的白口傾向，尤其是在薄壁鑄件的情況下；（2）減少組織中的共晶晶粒數(shù)或石墨球數(shù)，使石墨形態(tài)變壞。嚴(yán)重衰退可在灰鐵中形成含有共生鐵素體的過(guò)冷石墨，以及使球鐵大量增加非球形石墨，這兩者都會(huì)對(duì)鑄鐵的性能產(chǎn)生不利影響。有關(guān)孕育衰退的一些得到很好肯定的事實(shí)·所有孕育劑的作用都會(huì)隨時(shí)間而衰退；·孕育處理之后沒(méi)有哪個(gè)時(shí)間不發(fā)生衰退。為取得最大的效果，孕育處理之后應(yīng)盡快進(jìn)行澆鑄，最好是將孕育劑加到鑄流中；·依附于成分和使用條件的不同，有些孕育劑的作用會(huì)比其他孕育劑衰退的慢；·能獲

29、得大量共晶晶粒的孕育劑在減少白口方面未必是最有效的。在灰鐵方面，為了獲得粗晶組織，小收縮傾向和低白口量的最好組合，得到公認(rèn)的是含Sr孕育劑。·在任何一組具體的條件下，孕育劑的衰退特性不可能用它的成分進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，鑄造廠應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定最合適其應(yīng)用目的的孕育劑。避免鐵水溫度、孕育劑儲(chǔ)存情況等因素造成假象，應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行這些試驗(yàn)。球鐵的Mg含量Mg通常是用加入硅鐵鎂合金（MgFeSi或FeSiMg）的辦法進(jìn)入鐵水中的。當(dāng)加入Mg時(shí)，它的第一個(gè)作用是同存在于鐵水中的S和O 結(jié)合成硫化物和氧化物。為促進(jìn)球狀石墨的形成，在所有的S和O已被消耗掉了以前，鐵水中是不可能出現(xiàn)成溶解狀態(tài)的“游離”Mg的

30、。為了克服基鐵中S和O含量的變化，通常都是加入比確實(shí)需要多的鎂。此外，也是為了彌補(bǔ)Mg在加入期間因汽化而產(chǎn)生的損失。僅有部分鎂在球化反應(yīng)結(jié)束后溶解于鐵水中。處理后立刻進(jìn)行分析，鐵水的全鎂或殘鎂量包括：·溶解鎂；·由鎂的化合物（氧化物和硫化物）組成的微小夾雜物；·較大的含Mg渣顆粒。在隨后的鐵水停留過(guò)程中，構(gòu)成全鎂的這些物質(zhì)將以不同的途徑發(fā)生反應(yīng)。下圖示出的是鎂含量在鐵水停留過(guò)程中的衰退特性。用僅能給出全鎂含量的常規(guī)分析方法將構(gòu)成殘余鎂的這三種組成之間分離開是不可能的。 石墨球化率隨時(shí)間衰退的示意圖。第二次加入孕育劑可再次 獲得充分球化的石墨組織，盡管分析鎂含量還在

31、繼續(xù)下降Mg含量和Mg衰退隨停留時(shí)間變化的重要特點(diǎn) ·分球鐵析出來(lái)的總殘鎂量不是溶解鎂含量；·Mg含量隨處理過(guò)的鐵水的停留時(shí)間的衰退可能是渣分離、夾雜物上浮和溶解鎂的汽化損失的結(jié)果。在有些情況下，Mg衰退可以對(duì)鐵水的潔凈度和免除渣的夾帶產(chǎn)生好的作用，這是由于有害的渣粒將隨鐵水的停留而上浮到熔池表面，并因此可以被去除；·采用常規(guī)的分析方法只能分析出試樣中的全鎂含量（渣+微小夾雜物+溶解Mg）；·已經(jīng)表明：鐵水溶解鎂隨停留時(shí)間的損失一般都很小，常常歸罪于Mg衰退的球狀石墨組織的惡化實(shí)際上是孕育衰退造成的。通過(guò)最后加入少量孕育劑常?？梢栽俅潍@得充分球化的石墨組

32、織。鐵水的取樣從鐵水取樣時(shí)，通常是用取樣勺將鐵水澆入激冷鑄模中，這樣就可以保證供分析用的試樣是同一標(biāo)樣的。從鐵水中得到一個(gè)有代表性的試樣并不是如此簡(jiǎn)單的，因?yàn)榫臀⒘吭睾秃辖鸹氐臐舛榷?，從其取樣的大多?shù)鐵水是不均勻的。鑄鐵中的活性元素在鐵水中將以溶解狀態(tài)和與其他元素結(jié)合成氧化物、硫化物、氮化物等之類的顆粒存在。這些非金屬顆粒一般都比鐵水輕，這意味著它們?cè)阼F水中將不斷地向上移動(dòng)，而較輕的顆粒將上浮到鐵水表面。溶解元素也會(huì)因原子量與鐵的差異而在鐵液中產(chǎn)生偏析。較輕的元素和形成氣體的元素具有向上遷移的趨向，而較重的元素則可能進(jìn)一步向下聚集。例如碳（輕）具有向上偏析的趨向（甚至在高于液相線的溫度

33、情況下），而鉛（重）則會(huì)聚集在溶池的下部。下圖示意地示出了一個(gè)盛著一份成分偏析的鐵水的容器（即熔煉爐、鐵水包、保溫爐、澆鑄機(jī)等）。示出了兩個(gè)取樣位置及其化學(xué)成分。在化學(xué)成分方面，容器上部和下部因?yàn)樯细『推霈F(xiàn)象而存在很大的不同。 按Stock定律的上浮鑄鐵中典型的非金屬顆?；驃A雜物的比重都在2-4g/cm3之間。鐵的比重接近8g/cm3，這意味著大多數(shù)顆粒的比重都不到鐵的一半。這將迫使它們上浮，而決定上浮速度的主要驅(qū)動(dòng)力是顆粒的尺寸。Stock定律可以表達(dá)如下： 式中 為上浮速度（m/s）， 為顆粒的尺寸（m）， 為鐵水的比重（kg/m3），為顆粒相的比重（kg/m3），為重力常數(shù)（9.81m

34、/s 2），為鐵水的黏度（Ns/m2或kg/ms）。鐵水的典型黏度約為0.007kg/ms. 取樣時(shí)的重要考慮 總應(yīng)在同一位置和同一時(shí)間進(jìn)行取樣； 在感應(yīng)爐中的攪拌或因澆鑄造成的攪拌將使偏析得到調(diào)整。應(yīng)在混合攪拌期間或混合攪拌之后立即進(jìn)行取樣； 化學(xué)分析可以同來(lái)檢驗(yàn)組織和性能，但是不能與其他鑄造廠進(jìn)行比較，因?yàn)槿雍推鲎兞坎煌?分析結(jié)果應(yīng)仔細(xì)加以采用，不要盲目相信。從這個(gè)試樣到那個(gè)試樣的變化不僅必須被看成是工藝的變量，而且必須被看成是取樣的變量。 在爐子，帶嘴包，茶壺包及底鑄容器的澆鑄過(guò)程中，將有應(yīng)為偏析情況不同而產(chǎn)生的變量。對(duì)于一已知體積的鐵水來(lái)說(shuō)，不存在絕對(duì)的化學(xué)成分。 由于上浮和偏析

35、的結(jié)果，底鑄容器（如茶壺包和某些自動(dòng)澆鑄機(jī)）將對(duì)聚集在澆鑄容器上部，和后部的元素顯現(xiàn)出一種相反的衰退作用。 加蓋中間包的球化處理球鐵球化用的鎂處理可用幾種不同的處理方法來(lái)進(jìn)行。加蓋中間包處理工藝在大多數(shù)條件下都是一種簡(jiǎn)便，有效，經(jīng)濟(jì)而可靠的方法。這個(gè)方法可在較寬的處理規(guī)模范圍內(nèi)對(duì)鎂給出一個(gè)好的穩(wěn)定性和高的收得率。一個(gè)好的操作系統(tǒng)能使鎂的收得率達(dá)到60-80%，而操作與維護(hù)成本將大大低于其它工業(yè)方法。另外，加蓋中間包處理不會(huì)出現(xiàn)閃光，可減少90%的煙氣，無(wú)金屬噴濺，碳和溫度損失最小。下圖是加蓋中間包的一個(gè)例子。具有兩個(gè)合金凹槽的加蓋中間包示意圖鐵水注入孔尺寸的計(jì)算 下列公式可以用來(lái)計(jì)算中間包包蓋

36、注入孔的直徑其中d 是注入孔德直徑（cm）， W是鐵水的批重（g）， t是澆鑄時(shí)間（s）, h是金屬中間包澆口盆中的鐵靜高度（cm）。 注：h是金屬的高度，不是澆口盆本身的高度。 為保證中間包的最大效率，處理前基鐵的S含量最好不要超過(guò)0.02%。如果S含量比較高，建議球化前先進(jìn)行脫硫。鎂合金的選擇和加入量大多數(shù)含鎂在3-12%之間的鎂硅鐵合金都可用于中間包加蓋法，但是，通常都是采用含4-6%鎂的合金。有代表性的是用下表所列成分的合金處理由廢鋼、生鐵和回爐料混合物組成的基鐵。粒度為1-10mm的合金最適合小量處理，而較大規(guī)模的處理則偏愛(ài)采用4-36mm粒度的。詳細(xì)情況請(qǐng)看球化劑那一節(jié)。 依附于基

37、鐵的硫含量、鐵水溫度、合金含鎂量以及進(jìn)行這一處理的穩(wěn)定性，合金的加入量常常處于1.2-1.8%（重量）之間。覆蓋材料的選擇為使處理獲得最大的經(jīng)濟(jì)效果，建議采用一種覆蓋物將反應(yīng)室中的鎂合金蓋上。覆蓋物應(yīng)在開始反應(yīng)之前將鎂合金盡可能長(zhǎng)地保留在反應(yīng)室中。覆蓋物通常由清潔的鋼板或與用于爐料中的同類剪切物組成。可將澆鑄結(jié)束時(shí)多余的鐵水澆鑄成鑄鐵蓋板，這樣可以避免因鋼蓋板而造成含碳量的減少。然而，用硅鐵作為覆蓋材料所得的結(jié)果最好。 提高收得率的實(shí)例 “帶凹坑的Sandwhich”法 廣泛用于球鐵生產(chǎn)的Sandwhich（沖入）法需要經(jīng)過(guò)仔細(xì)確定粒度的鎂硅鐵合金，以便于處理規(guī)模相配。盡管這樣，由于裝入鐵水初

38、期合金由反應(yīng)室的不規(guī)則爆發(fā)而可能使鎂的收得率發(fā)生變化，因而為彌補(bǔ)這些變化就需要過(guò)多的加入合金。Elkem研制的“帶坑的Sandwhich”法已經(jīng)過(guò)鑄造的廣泛試驗(yàn)，并且發(fā)現(xiàn)可把與普通Sandwhich法有關(guān)的許多問(wèn)題減至最少。同時(shí)，由于在比較寬的處理范圍內(nèi)所采用的細(xì)粒鎂硅鐵數(shù)量較少，因而成本也得到了下降。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)主要來(lái)自專門設(shè)計(jì)的圓柱形坑的采用，而鎂合金和覆蓋料是被放置其中。這個(gè)坑既可像上圖（a）那樣設(shè)置在處理包包底，但最經(jīng)常的是像上圖（b）那樣設(shè)置在包底的周邊上。 當(dāng)腰把這個(gè)方法與中間包蓋一起使用時(shí)，后者是非常重要的。這個(gè)圓柱形坑的高徑比至少必須為1:1, 而且，必須夠大，以便容納下整個(gè)

39、鎂合金和覆蓋料。裝完了之后，不得有物料高出包底。為避免將合金灑在包底上，使通過(guò)一根鋼管（漏斗）裝填這個(gè)坑。為避免往處理包沖入鐵水時(shí)發(fā)生對(duì)坑底的快速熱滲透，應(yīng)在坑的四周映涂上一薄層耐火材料。鎂合金的粒度最好比較細(xì)一點(diǎn)。最好的結(jié)果是用粒度范圍約為0.1-10 mm的合金獲得的。在這個(gè)方法的情況下可以使用常規(guī)數(shù)量的合金（含3-7%鎂合正常水平的鈣，鋁和稀土）。下面示出的是合金坑以及供各種處理規(guī)模用的合金坑的建議尺寸河合金加入量。適合這個(gè)方法的合金的典型粒度為0.1-1 mm, 0.4-4 mm，0.5-5 mmm.1.0-10 mm。所有這些粒度的松散比重約為2kg/dm3. 采用普通的硅鐵作為覆蓋

40、物可以獲得最高的合金收得率，粒度為1-10mm 或5-12 mm 的45或75% 合金能對(duì)下面的細(xì)粒鎂合金產(chǎn)生有效的覆蓋。覆蓋物的理想數(shù)量與被處理鐵水的溫度有關(guān)，但在一般情況下約是鎂合金容積的10-15%。如果用硅鐵作覆蓋物會(huì)導(dǎo)致硅的過(guò)量吸收，采用清潔的優(yōu)質(zhì)鋼沖屑作覆蓋物也可獲得令人滿意的結(jié)果。 采用“帶坑Sandwhich”法時(shí)，為了防止包被倒空時(shí)渣和金屬珠流入合金坑中，減小它的容積，并且將包保持被倒轉(zhuǎn)的位置是很重要的。 微量和痕量元素鑄在鐵中的作用許多元素都會(huì)以小量存在于鑄鐵中，并對(duì)鑄件的組織及性能產(chǎn)生明顯的影響。有些是有意加入的，而另一些則是來(lái)自于含有痕量雜質(zhì)的原料。在這些元素當(dāng)中，有的

41、是有益的，尤其是在灰鐵方面，而有些則是很有害的，必須盡可能加以避免。下表列出了這些元素的通常來(lái)源，可能出現(xiàn)的含量水平，以及它們的主要作用。表中未包括將其用作主要合金化元素的那些元素（例如Cr）元素通常來(lái)源通常含量（%）在鑄鐵中的作用Al鋁鎮(zhèn)靜廢料、孕育劑、鐵合金、輕合金零件及加入的鋁達(dá)0.03含量高于0.005%時(shí)，可使薄壁件出現(xiàn)氫致針孔。抑制氮的作用。促使浮渣形成，高于 0.08%時(shí)對(duì)球狀石墨有害?？捎肅e加以抑制。石墨的強(qiáng)穩(wěn)定劑。Sb廢鋼、廢上釉搪瓷、軸承架、有意加入達(dá)0.02珠光體和碳化物的強(qiáng)促進(jìn)劑。沒(méi)有稀土?xí)r會(huì)阻止球化。As生鐵、廢鋼達(dá)0.05珠光體和碳化物的強(qiáng)促進(jìn)劑。改善球狀石墨的形

42、態(tài)。Ba含Ba孕育劑達(dá)0.003改善石墨的成核和減少衰退。減小白口傾向和促進(jìn)石墨生成。Bi有意加入、含Bi的鑄模涂料很少高于0.01引起白口和不良球形。增加含稀土（Ce）球鐵的球數(shù)。球數(shù)過(guò)多可引起收縮問(wèn)題。B 廢上釉搪瓷、成硼鐵有意加入達(dá)0.01高于5ppm促進(jìn)鐵素體的形成。高于10ppm促進(jìn)碳化物形成，尤其是在球鐵中。20ppm改善可鍛鑄鐵的退火。Ca鐵合金、球化劑、孕育劑達(dá)0.01促進(jìn)石墨球的球化作用。改善石墨的成核。減小白口傾向和促進(jìn)石墨生成。Ce大多數(shù)鎂合金或成鈰鐵或其它稀土源加入的達(dá)0.02灰鐵一般不用。抑制球鐵中的有害元素，改善石墨的球化作用。因析出而穩(wěn)定碳化物。Cr合金鋼、鍍鉻鋼

43、板、某些生鐵、鉻鐵達(dá)0.3促進(jìn)白口和珠光體生成。增加強(qiáng)度。含量大于0.05%時(shí)，在球鐵生成碳化物析出物。Co工具鋼達(dá)0.02在鑄鐵中無(wú)明顯作用。Cu銅線、銅基合金、廢鋼、有意加入達(dá)0.5促進(jìn)珠光體。增加強(qiáng)度，削弱球鐵的鐵素體化作用。無(wú)有害影響。H潮濕的耐火材料、鑄型材料和潮濕的添加劑產(chǎn)生皮下針孔。有輕度的白口促進(jìn)作用。沒(méi)有足夠的錳去中和硫時(shí)，促進(jìn)“反白口”產(chǎn)生，促進(jìn)粗大石墨生成。Pb舊油漆、某些搪瓷、易切鋼、鍍鉛錫合金鋼板、焊錫、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物。達(dá)0.005在灰鐵中造成尖角形和不希望的石墨組織。含量高于0.004%時(shí)急劇降低強(qiáng)度。促進(jìn)珠光體和碳化物。使球狀石墨形態(tài)蛻化。Pb對(duì)球鐵中石墨的影響

44、是用稀土（Ce）進(jìn)行抵消。Mg加入的Mg合金（球化劑）0.030.08促進(jìn)球狀石墨在球鐵中的生成。穩(wěn)定球鐵中的碳化物?；诣F不用。Mn大多數(shù)生鐵、廢鋼、錳鐵塊或壓塊0.21.0通過(guò)生成MnS中和S。促進(jìn)珠光體形成。在球鐵中生成碳化物析出物。在高M(jìn)n和高S條件下，促進(jìn)氣孔的形成。Mo再生生鐵、合金鋼、加入的鉬鐵達(dá)0.1弱珠光體促進(jìn)劑。提高強(qiáng)度。能促使縮孔和碳化物生成。Ni鍍鎳板、廢鋼、精煉生鐵、NiMg合金達(dá)0.5量小沒(méi)作用。量大有石墨化作用。N焦碳、滲碳劑、砂芯粘結(jié)劑、廢鋼、加入的滲氮錳鐵達(dá)0.015壓縮片狀石墨。促進(jìn)珠光體形成。提高強(qiáng)度。含量高時(shí)會(huì)在大斷面鑄件中造成裂紋缺陷?？捎肁l 、Ti和

45、Zr進(jìn)行中和。對(duì)球鐵沒(méi)作用。P含磷生鐵和廢鐵，加入的FeP達(dá)0.1增加CEV。提高流動(dòng)性。形成磷共晶。高于0.05%時(shí)對(duì)球鐵有破壞性。高于0.04%時(shí)，可造成金屬滲透。Si硅鐵合金，廢鋼、生鐵0.84.0促進(jìn)石墨化，減少白口，穩(wěn)定鐵素體，改善可鑄性。S焦碳、滲碳劑、生鐵、廢鐵、加入的硫化鐵達(dá)0.15（灰鐵）對(duì)組織和性能非常有害，除非用錳加以平衡。提高灰鐵對(duì)大多數(shù)孕育劑的敏感性。在球鐵方面，增加對(duì)Mg的需求。在球鐵中，S應(yīng)低于0.03%。Sr含鍶孕育劑達(dá)0.003改善石墨在灰鐵和球鐵中的成核作用。，大大減少灰鐵的白口傾向。Te易切削鋼、鑄型涂料，冷卻曲線的碳樣達(dá)0.003強(qiáng)烈促進(jìn)碳化物的生成。造

46、成許多不理想的石墨形態(tài)。低達(dá)0.0003時(shí)，也可看到它的作用 。在球鐵中，是通過(guò)同Mg和Ce的化合來(lái)減少它的作用。 Sn焊錫、鍍錫廢鋼、青銅零件，加入的錫達(dá)0.15珠光體的強(qiáng)促進(jìn)劑。提高強(qiáng)度。高于0.08%時(shí)使球鐵變脆。無(wú)其它有害作用。Ti某些生鐵、某些油漆和搪瓷、CG鑄鐵回爐料、加入的Ti或FeTi達(dá)0.1中和灰鐵中的N。促進(jìn)由鋁引起的氫致針孔。促進(jìn)過(guò)冷石墨在灰鐵中的形成。抑制蠕鐵中的球狀石墨。W高速工具鋼達(dá)0.05很少?？吹酱罅康摹Ｖ楣怏w的弱促進(jìn)劑。V廢鋼、工具鋼、某些生鐵、加入的FeV達(dá)0.10促使白口形成。細(xì)化片狀石墨。顯著增加強(qiáng)度。 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵（CG鑄鐵）是機(jī)械性能和物理性能

47、介于片狀石墨和球狀石漠之間的一種鑄鐵。由于它們具有很好的強(qiáng)度，導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性，因此工程師們感興趣。蠕墨鑄鐵可用多種不同的方法進(jìn)行生產(chǎn)。它的生產(chǎn)需要許多類似于球鐵生產(chǎn)所用的那些控制裝置。本資料講簡(jiǎn)要介紹一個(gè)成功的由Elkem研制的CG鑄鐵生產(chǎn)方法，以及這種材料的一些組織與性能的實(shí)例。處理是建立在專門為蠕鐵生產(chǎn)設(shè)計(jì)的含有大量稀土的鎂硅鐵合金的基礎(chǔ)之上。按照現(xiàn)在的合金化理論，無(wú)須加入鈦和氮之類元素。 處理合金CompactMagTM的推薦成分，%Si Mg Ca Re Al Fe 44-46 5.0-6.0 1.8-2.3 5.0-7.0Max.1.0 其余對(duì)蠕鐵生產(chǎn)的建議基鐵的成分基鐵應(yīng)是碳當(dāng)量

48、（CE）約為4.5-4.6的過(guò)共晶鐵水。建議的基鐵成分，% C Si S3.5-3.8 1.5-1.90.007-0.012雖然其它所有元素都不大重要，但是，也不應(yīng)明顯高于球鐵生產(chǎn)時(shí)的含量。在通常的情況下，只要硫含量保持較低，珠光體和碳化物促進(jìn)元素含量高一點(diǎn)是允許的。合金加入量上述合金的加入量必須根據(jù)每一個(gè)鑄造廠的基鐵成分與處理方法進(jìn)行調(diào)整。基鐵的含硫量是影響所需合金加入量的主要因數(shù)。用具有上述成分的基鐵進(jìn)行試驗(yàn)表明：取得最好結(jié)果的上述合金的加入量介于0.30-0.45%（重量）之間。加入方法可以是普通用于球鐵生產(chǎn)的鐵水包處理法（Sandwhich法和中間包法）。孕育劑的Sandwhich覆蓋

49、 建議加入強(qiáng)力適度的孕育劑作為Sandwhich覆蓋物。發(fā)現(xiàn)含鋇硅鐵孕育劑（例如Foundrisil 孕育劑）能給出比較好的結(jié)果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：這種孕育劑覆蓋能減少百口形成傾向，以及使不同斷面的鑄件獲得比較單一的石墨組織。在許多情況下都不需要隨后的孕育，但是，對(duì)于有白口傾向的鑄件還是應(yīng)該進(jìn)行后孕育。Sandwhich覆蓋物的加入量應(yīng)加以選定，而且應(yīng)在0.2-0.3% (重量)范圍內(nèi)。 組織 下圖給出的是用高稀土MgFeSi合金生產(chǎn)CG鑄鐵鑄件時(shí)，所得到的組織和最終成分的一些實(shí)例。列出薄壁（5mm）和厚壁（36mm）這兩種鑄件的組織是為了指出所得到的斷面有限敏感性。與原來(lái)稀土含量較低的MgFeSi合

50、金相比，所有斷面尺寸鑄件都有單一的CG組織是采用高RE-MgFeSi合金所得到的一個(gè)特征。CG鑄鐵的最終成分經(jīng)過(guò)處理之后，鐵的最終成分應(yīng)在下列范圍內(nèi)，%： C Si S Mg Ce 3.3-3.6 2.0-2.5 0.005-0.012 0.005-0.0150.005-0.015衰退時(shí)間和處理溫度 內(nèi)部和現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：20分鐘前對(duì)組織沒(méi)有負(fù)面影響。已在1400-1520處理溫度范圍內(nèi)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)組織有任何負(fù)作用，但是，對(duì)后孕育劑的選擇需要根據(jù)所采用的溫度加以調(diào)整。 鐵合金儲(chǔ)倉(cāng)的結(jié)構(gòu) 本節(jié)將敘述可使合金在鑄造廠加工過(guò)程中偏析最小的鐵合金儲(chǔ)倉(cāng)。偏析可使用于鑄鐵生產(chǎn)時(shí)的合金性能和收得率發(fā)生無(wú)規(guī)律的變化。合金會(huì)如何偏析？鐵合金通常是用大袋子進(jìn)行包裝運(yùn)輸?shù)摹Ｋ鼈兪且圆煌男问胶痛笮∵M(jìn)行提供的。當(dāng)把合金裝入袋子中時(shí)，就有可能發(fā)生使較大的顆粒沿袋子周邊聚集，而小顆粒聚集在中央的偏析。下圖a是這種現(xiàn)象的示意圖。 當(dāng)合金