常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用及有效孕育元素的选择.docx

常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用及有效孕育元素的选择
一、常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用
(1)Si 能促进石墨化，一方面增加铁素体含量；另一方面可固溶强化铁素体。常与Ca同时使用以增强效果，含量一般选用ωSi=2.6%~3.2%。
(2)Ca 通常与Si同时使用，适用温度在1370~1430℃，但加入过量易产生渣眼缺陷。
(3)Ba 能抑制孕育衰退，增强铁素体的数量，含Ba的硅铁不仅抗衰退性好，还对防止白口有效。
(4)Al 能有效促进石墨化，但容易引起皮下气孔，常和硅铁一起使用提高效果。
(5)Mn 有促进珠光体的作用，与氮一起作用时效果好，可使孕育剂(Zr系)的熔点下降，一般选用ωMn =0.2%~0.4%。
(6)RE 铁液中的含硫量对其效果影响较大，在铁液中ωS = 0.035%~0.1%时效果较好，可细化石墨，抑制白口化。
(7)Sr 有抑制白口化、增强石墨化的作用，在有Ca、Ce元素时效果差。Fe-Si-Sr系孕育剂在灰铸铁。ωS＜0.05%时效果好。
(8)Zr 能促进石墨化。Fe-Si-Zr孕育剂较难熔解，对防止氮气孔有作用，Mn元素对其熔解有一定的促进作用。
(9)Bi 增加石墨球数，减少白口倾向，增加基体中铁素体的含量，常与Fe-Si共同作用细化晶粒。另外，Bi-Cu孕育能促进退火过程中石墨核心的长大。
二、有效孕育元素的选择
1.一般的选择原则
(1)有效防止出现白口的孕育元素为：Ba、RE、Sr.、 Si。
(2)有效促进石墨化的孕育元素为：Ba、Ca。
(3)能抑制或减缓孕育衰退的元素为：Ba、Ca、RE。
(4)促进孕育剂熔入铁液的元素为：Mn、Mg。
2.特殊的选用原则
(1)防止大型厚壁灰铸件产生裂纹可选用稀土硅铁镁合金，其成分为ωRE=13.24%~13.69%，ωMg=12.76%~13.11%，ωSi=38%~44 %，ωCa<4%，加入量为0.25%。
(2)生产铁素体球墨铸件可选用FeSi72孕育剂，粒度为2~6mm，加入量为1.5%，同时加入0.16%纯铝进行复合强化孕育，效果较好。
(3)防球墨铸铁孕育衰退，可选用一次孕育加入粒度3~8mm的FeSi75，二次孕育加入的粒度为0.5~2mm，三次孕育采用粉剂的办法，加入量为0.3%~1%。
(4)大断面高碳当量、高强度铸铁可选用含钛量为0.08%~0.15%的孕育剂；对高碳当量薄壁灰铸铁件应选用硅钡稀土合金孕育剂，可减少白口倾向，降低铸件硬度，抑制孕育衰退等，效果较好，加入量为0.3%~1%。
(5)RE-Si孕育剂消除白口的能力较强，但形成D、E型过冷石墨倾向较大，难以降低铸件硬度。Si-Ba孕育剂消除D、E型过冷石墨，促使A型石墨形成的能力较强，因此两种孕育剂搭配使用效果好。
(6)铁液中的硫含量对孕育处理影响较大。在含硫量高的铁液中，一般使用石墨系(如电极屑)、N系(如Fe- Mn-N)孕育剂效果好；在含硫量低的铁液中，Ce、Ca、Ba、N系(如RE-Si、Ca-Si-Ba、Fe-Mn-N、Ca-Si-Sr)孕育效果好。
3.孕育剂的加入量
(1)球墨铸铁一般比灰铸铁的孕育剂加入量要多。
(2)孕育处理后的铁液如果浇注时间较长，由于孕育衰退，其加入量应增多。
(3)薄壁铸件容易产生白口，孕育剂的加入量应相应增多。
(4)铁液中的熔渣较多时，由于孕育剂一经与渣子接触，就会被裹住，难以熔化，因此加入量相应增多。
(5)孕育剂加入过量，会浮致熔渣过多铁液温度降低及由共晶团产牛的缩孔等问题。孕育剂块度过大，将不能对铁液均匀孕育，未熔解的孕育剂还会浇入型腔；块度过小，则易氧化引起熔渣，还易发生孕育衰退。
(6)随流孕育法使用的孕育剂块度较小，一般为0.2~0.8mm，加入量为0 .05%~0.2%；型内孕育法的块度一般要求≤0.25mm，加入量≤0.1%；
其余孕育法加入的块度一般为1~10mm，加入量为0.1%%~0.8%。
4.孕育处理的温度及其效果检验
理论上石墨共晶温度为1153℃+6.7×Si%。当理论石墨共晶温度大于实际未孕育铁液的最低共晶温度20~40℃时，一般需要采用孕育处理。
铸铁孕育处理效果的好坏可通过铸件的力学性能、物理性能测定对比，还应分析其金相组织的结构，以确定最优化的孕育处理。