一、化学成分的选择

众所周知，球铁的组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。所谓球铁的成分设计主要就是碳和硅，其他如锰、磷、硫是靠原材料加以控制。

1、 碳、硅： 生产铸态铁素体球铁是采用高碳、低硅，大孕育量的方法。碳、硅元素对球铁性能有较大影响。通常是以碳当量来综合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性能、消除铸造缺陷，获得健全铸件和高的机械性能。当铸态铁素体球铁要求铁素体基体组织含量大于80%，且不允许有渗碳体存在。因此在设计碳当量时应以铸件不出现石墨飘浮，不出白口，保证球化为准则，碳当量控制在4.3-4.8%，其中碳为3.3-3.9%，原铁水硅量为1.2-1.6%，终硅量为2.6-3.0%。但硅量不宜过高，因为硅强化铁素体基体，使之变脆，塑性韧性下降。

2、 锰： 锰是促进珠光体生成的元素，它固溶铁素体中提高强度降低韧性，对生产铸态铁素体球铁是不利的，因此要求锰尽可能的低，控制含锰量低于0.4%，薄小件低于0.2%。

3、 磷、硫

磷、硫都是有害元素，磷高易在基体晶界上形成磷共晶，使材质的伸长率下降，脆性增加。硫高会造成球化元素残留量少而导致球化不良，以及铸件产生皮下气孔，夹渣等铸造缺陷。我们控制磷含量0.06%以下，球化处理前原铁水含硫量0.04%以下，处理后小于0.02%.

4、 镁、稀土残留量 铸铁中应有一定的镁和稀土元素的残留量才能保证石墨成球。镁在铁水中主要起球化作用，稀土主要是除气，脱硫和中和干扰元素，起到净化铁水的作用。镁和稀土又是强烈形成碳化物元素，如果残留量过高，恶化石墨形态，增大铸件白口倾向和夹渣、缩孔、皮下气孔等铸造缺陷。因此，在生产铸态铁素体球铁件时，在保证球化良好的情况下，应尽可能降低镁和稀土的残留量，这一点对于薄小件尤为重要。通常残留镁量控制在0.03-0.05%，残留稀土量控制在0.02-0.03%。

二、 球化及孕育处理

为保证球化处理成功，须注意以下几点：

1）铁水包的结构要适应工艺要求，一般铁水包的内腔高度与内径之比值为1.0-1.2，有利于镁和稀土元素的吸收。包底应搪成凹坑或堤坝式。

2）球化剂破碎成适当大小的粒度。粒度过小，容易浮起，氧化；过大，则溶解速度过慢，延长反应时间，铁水降温大。粒度的大小视每次处理的铁水量而言。球化剂当天破碎、当天使用，不要久放或受潮。

3）球化剂的加入量要根据熔炼工艺、出铁温度和原铁水的含硫量来决定。

4）电炉熔炼时，出铁前要将渣扒净。

5）球化处理方法要合理。我们采用冲入法，球化剂放入包坑内，应捣紧，上面覆盖孕育硅铁、铸铁屑。不要在铁水包红热时放入球化剂，以免氧化，失去球化能力，出铁时，铁水流不能直接冲入球化剂。铁水流不能太大太小，不能断流。出铁量要尽量准确，上下不能有5%的误差。球化反应结束后，要尽快放入集渣剂，搅拌扒渣，进行后续孕育处理。

三、孕育处理

孕育处理的作用主要是消除球化元素造成的白口倾向，促进石墨析出，提高球化率、细化石墨球，使之分布均匀。不同的孕育剂，不同的加入量，不同的孕育处理方法和不同的孕育处理时间对球铁机械性能都有较大影响。目前国内外企业采用孕育剂和孕育方法不尽相同，但都强调要采有瞬时孕育工艺，强化孕育效果，保证铁水在较长时间直至浇注完毕处在良好的孕育状态。采用包内孕育（一次）+铁水包浮硅孕育（二次）+转包孕育（三次），实践表明是可行的，孕育效果良好。

四、炉前检验

炉前球化情况判断可用炉前三角试块法、炉前快速金相法、光谱分析等智能化仪器测定。1）三角试块法；普遍采用的一种方法，立浇或卧浇。待试样表面呈暗红色时取出，底部向下淬入水中，打断观察断口。如断口及两侧有缩凹，中心有缩松，断口崎岖不平、呈锯齿状、银灰色（银白色）、致密、晶粒细小，尖部无白口或＜1-2mm白口，敲击有钢声，嗅有电石味，表明球化孕育良好。如断口有小黑点，球化不太好。如断口乌黑、晶粒粗大或有许多黑点，呈麻脸状，敲击闷声，则为不球化。

2）炉前快速金相法；试样为φ20×30mm（视铸件大小、厚薄定）。金相观察，球化级别要在2级以上，表明球化良好。低于2级表明球化不太好。

3）光谱分析仪；光谱分析仪能够在2分钟以内测定化学成分，及时、准确，分析误差小。（本文系网络转载，版权归原作者所有。）

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2020年08月17日