【正文】 中X代表Ce，Y代表S或O。遵循穩(wěn)態(tài)Fe—C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。含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)。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)。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(kāi)花狀和塊狀石墨組織的生成。這是一個(gè)問(wèn)題，尤其是在厚大斷面鑄件方面。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劑中的常用量：%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。這樣的結(jié)果就是形成許多石墨片。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)。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。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)。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。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)。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。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。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。當(dāng)今鑄鐵廠最關(guān)心的問(wèn)題之一就是縮松或收縮。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。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。注意：由砂子引起的收縮問(wèn)題不能用孕育劑來(lái)解決。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。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。（3）采用放置在澆道系統(tǒng)關(guān)鍵地方的鑲塊。（2）鐵水溫度。（4）澆鑄系統(tǒng)對(duì)后期隨流孕育的適應(yīng)性。%%。在一般情況下，大于300公斤的鐵水包建議采用16mm粒度的。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。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)。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。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。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。在一般情況下，以及很好通過(guò)應(yīng)用機(jī)械的流動(dòng)性。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)到的。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。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。球鐵在Mg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。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。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。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。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。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SrSiOSrAl2Si2OBaSiOBaAl2Si2O8）。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。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。灰鐵中Mn和S之間的關(guān)系應(yīng)是如下那樣：Mn%=S%+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。%。純硅鐵一點(diǎn)孕育作用也沒(méi)有；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；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。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。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。孕育劑成分；溫度；擴(kuò)散速度。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。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。有關(guān)孕育衰退的一些得到很好肯定的事實(shí)孕育處理之后沒(méi)有哪個(gè)時(shí)間不發(fā)生衰退。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；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)。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)。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。僅有部分鎂在球化反應(yīng)結(jié)束后溶解于鐵水中。溶解鎂；較大的含Mg渣顆粒。下圖示出的是鎂含量在鐵水停留過(guò)程中的衰退特性。 石墨球化率隨時(shí)間衰退的示意圖。分球鐵析出來(lái)的總殘鎂量不是溶解鎂含量；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；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。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。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。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。例如碳（輕）具有向上偏析的趨向（甚至在高于液相線的溫度情況下），而鉛（重）則會(huì)聚集在溶池的下部。示出了兩個(gè)取樣位置及其化學(xué)成分。 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24g/cm3之間。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。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。? 分析結(jié)果應(yīng)仔細(xì)加以采用，不要盲目相信。? 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。? 由于上浮和偏析的結(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。一個(gè)好的操作系統(tǒng)能使鎂的收得率達(dá)到6080%，而操作與維護(hù)成本將大大低于其它工業(yè)方法。下圖是加蓋中間包的一個(gè)例子。 注：h是金屬的高度，不是澆口盆本身的高度。如果S含量比較高，建議球化前先進(jìn)行脫硫。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。詳細(xì)情況請(qǐng)看球化劑那一節(jié)。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。覆蓋物通常由清潔的鋼板或與用于爐料中的同類剪切物組成。然而，用硅鐵作為覆蓋材料所得的結(jié)果最好。盡管這樣，由于裝入鐵水初期合金由反應(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。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)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。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)鎂合金和覆蓋料。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。鎂合金的粒度最好比較細(xì)一點(diǎn)。在這個(gè)方法的情況下可以使用常規(guī)數(shù)量的合金（含37%鎂合正常水平的鈣，鋁和稀土）。 mm, mm， mm。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1015%。 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。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。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。抑制氮的作用?？捎肅e加以抑制。Sb廢鋼、廢上釉搪瓷、軸承架、有意加入珠光體和碳化物的強(qiáng)促進(jìn)劑。As生鐵、廢鋼珠光體和碳化物的強(qiáng)促進(jìn)劑。Ba含Ba孕育劑改善石墨的成核和減少衰退。Bi有意加入、含Bi的鑄模涂料引起白口和不良球形。球數(shù)過(guò)多可引起收縮問(wèn)題。高于10ppm促進(jìn)碳化物形成，尤其是在球鐵中。Ca鐵合金、球化劑、孕育劑促進(jìn)石墨球的球化作用。減小白口傾向和促進(jìn)石墨生成。抑制球鐵中的有害元素，改善石墨的球化作用。Cr合金鋼、鍍鉻鋼板、某些生鐵、鉻鐵促進(jìn)白口和珠光體生成。%時(shí)，在球鐵生成碳化物析出物。Cu銅線、銅基合金、廢鋼、有意加入促進(jìn)珠光體。無(wú)有害影響。有輕度的白口促進(jìn)作用。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。%時(shí)急劇降低強(qiáng)度。使球狀石墨形態(tài)蛻化。Mg加入的Mg合金（球化劑）—促進(jìn)球狀石墨在球鐵中的生成?；诣F不用。促進(jìn)珠光體形成。在高M(jìn)n和高S條件下，促進(jìn)氣孔的形成。提高強(qiáng)度。Ni鍍鎳板、廢鋼、精煉生鐵、NiMg合金量小沒(méi)作用。N焦碳、滲碳劑、砂芯粘結(jié)劑、廢鋼、加入的滲氮錳鐵壓縮片狀石墨。提高強(qiáng)度。可用Al 、Ti和Zr進(jìn)行中和。P含磷生鐵和廢鐵，加入的FeP增加CEV。形成磷共晶。%時(shí)，可造成金屬滲透。S焦碳、滲碳劑、生鐵、廢鐵、加入的硫化鐵（灰鐵）對(duì)組織和性能非常有害，除非用錳加以平衡。在球鐵方面，增加對(duì)Mg的需求。Sr含鍶孕育劑改善石墨在灰鐵和球鐵中的成核作用。Te易切削鋼、鑄型涂料，冷卻曲線的碳樣強(qiáng)烈促進(jìn)碳化物的生成。也可看到它的作用 。 Sn焊錫、鍍錫廢鋼、青銅零件，加入的錫珠光體的強(qiáng)促進(jìn)劑。%時(shí)使球鐵變脆。Ti某些生鐵、某些油漆和搪瓷、CG鑄鐵回爐料、加入的Ti或FeTi中和灰鐵中的N。促進(jìn)過(guò)冷石墨在灰鐵中的形成。W高速工具鋼很少。珠光體的弱促進(jìn)劑。細(xì)化片狀石墨。 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵（CG鑄鐵）是機(jī)械性能和物理性能介于片狀石墨和球狀石漠之間的一種鑄鐵。蠕墨鑄鐵可用多種不同的方法進(jìn)行生產(chǎn)。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。按照現(xiàn)在的合金化理論，無(wú)須加入鈦和氮之類元素。建議的基鐵成分，% C Si S 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。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。用具有上述成分的基鐵進(jìn)行試驗(yàn)表明：%（重量）之間。孕育劑的Sandwhich覆蓋 建議加入強(qiáng)力適度的孕育劑作為Sandwhich覆蓋物。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。Sandwhich覆蓋物的加入量應(yīng)加以選定，% (重量)范圍內(nèi)。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。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 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。 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)。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)?。?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。 當(dāng)合金在運(yùn)輸過(guò)程中受到移動(dòng)時(shí)，較細(xì)的顆粒也會(huì)向袋子底部偏析。在后邊的物料中，細(xì)顆粒會(huì)更多，如下圖b所示。 在這種情況下，會(huì)首先卸出較細(xì)的顆粒，而后卸出較粗的顆粒。偏析最小的合金儲(chǔ)運(yùn) 建議采用底卸式鋼倉(cāng)來(lái)儲(chǔ)存和分配MgFeSi合金。這些分割器是在側(cè)視和端視兩個(gè)方向上，被安放在袋子中央和袋子邊緣的中間。從下列前視圖上可以看出：合金是如何能夠通過(guò)用一個(gè)耙子從卸料槽的整個(gè)長(zhǎng)度上耙出合金的辦法而得