球化剂的球化原理

球墨铸铁用球化剂
球墨铸铁是一种具有优异性能的铸铁，其强度和延展性能相对于普通铸铁更出色，这得益于它所使用的球化剂。

球化剂是一种能够促进球墨铸铁球化反应的添加剂。

通过球化剂的作用，将铸铁中的碳以球状分布，从而使合金铸铁增加韧性、塑性和强度，降低铸铁的脆性，提高其机械性能。

球化剂种类繁多，每种球化剂所发挥的作用也各有不同。

其中几种常见的球化剂包括钉形铁素体晶核剂、钒铁铝、锰硅合金等。

这些球化剂大都含有一定量的铝、钛、锰、硅、钒等元素，这些元素通常能够形成稳定的化合物，促进碳的球化反应。

在使用球化剂时，还需要控制其加入时机、用量和温度等因素，以确保其球化效果达到最佳。

同时，在球化剂的选择上，还要根据不同铸铁的特点和使用要求进行选择。

总之，球化剂在球墨铸铁生产过程中起着非常重要的作用。

它们能够大大提高合金铸铁的机械性能和使用寿命，同时使得球墨铸铁在机械制造、汽车制造等领域得到广泛应用。

铸造低硅球化剂铸造是一种非常重要的工艺，它可以制造各种金属制品，如汽车配件、机械零件、建筑材料等等。

在铸造过程中，球化剂是一个非常重要的材料，它可以改善铸造件的性能，提高铸造效率，降低生产成本。

本文将介绍一种低硅球化剂的制备方法和应用。

一、低硅球化剂的制备方法低硅球化剂是一种含有低硅成分的球化剂，它可以在铸造过程中加入到熔融金属中，使金属中的碳素以球形的形式分布在整个金属中，从而提高铸造件的强度和塑性。

下面是低硅球化剂的制备方法：1. 原料准备：低硅球化剂的主要原料是硅铁合金、硅钙合金、纯碳等。

这些原料需要经过粉碎、筛选等处理，以确保其颗粒大小均匀。

2. 混合制备：将不同原料按照一定比例混合，加入适量的粘结剂，搅拌均匀后，放入球磨机中进行球磨，使其颗粒更加细小。

3. 干燥成型：将球磨后的物料放入干燥器中进行干燥，使其水分含量降至一定水平。

然后将干燥后的物料放入成型机中，进行成型。

4. 烘烤处理：将成型后的球化剂放入烘炉中进行烘烤处理，使其达到一定的硬度和强度。

5. 包装储存：将处理好的低硅球化剂包装好，存放在干燥通风的地方，以防止潮湿和氧化。

二、低硅球化剂的应用低硅球化剂在铸造中有着广泛的应用，下面是其主要应用领域：1. 汽车配件：低硅球化剂可以提高汽车配件的强度和塑性，使其更加耐用和寿命更长。

2. 机械零件：低硅球化剂可以使机械零件具有更好的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高机械设备的使用寿命。

3. 建筑材料：低硅球化剂可以改善建筑材料的性能，使其更加耐用和安全。

4. 其他领域：低硅球化剂还可以应用于电子、航空、化工等领域，提高产品的性能和质量。

三、总结低硅球化剂是一种非常重要的材料，它可以提高铸造件的性能和质量，降低生产成本，具有广泛的应用领域。

在制备低硅球化剂的过程中，需要注意原料的选择和处理，以及加工工艺的控制等方面，从而保证产品的质量和稳定性。

在未来，低硅球化剂将继续发挥其重要作用，为各个领域的发展做出贡献。

铸造用球化剂
铸造用球化剂是一种能够在铸造过程中改善铸件内部组织结构
的化学物质。

球化剂的主要成分是镁和铝等金属元素，其作用是通过与铁和碳等元素反应，使其形成球状颗粒，从而改善铸件的力学性能和加工性能。

球化剂广泛应用于铸铁、球墨铸铁、铜合金等铸造材料的生产中。

经过球化处理的铸件具有较好的韧性、耐磨性和抗拉强度等性能，能够有效地提高铸件的质量和使用寿命。

在使用球化剂进行铸造时，需要按照一定的配比和工艺流程进行操作，以确保球化效果的稳定性和一致性。

同时，球化剂的用量和质量也会影响铸件的质量和性能，因此需要严格控制其使用量和质量。

总的来说，铸造用球化剂是铸造行业中非常重要的一种材料，其能够显著提高铸件的性能和质量，为铸造生产带来了巨大的经济和社会效益。

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第三节球化处理工艺球化处理主要包括以下内容：（1）铸铁化学成分的选择；（2）球化剂的选择、加入量；（3）球化处理方法；（4）球墨铸铁的孕育处理；（5）球化效果的检验。

球墨铸铁球化处理工艺的制订应充分考虑球墨铸铁的牌号及其对组织的要求、铸件几何形状及尺寸、铸型的冷却能力、浇注时间和浇注温度、铁液中微量元素的影响以及车间生产条件等因素。

一、球墨铸铁化学成分的选择同普通灰铸铁一样，球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大常见元素。

对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。

同普通灰铸铁不同的是，为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。

下面着重介绍这些元素在球墨铸铁中的作用及其选择原则。

1、碳及碳当量碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。

由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5～3.9%之间，碳当量在4.1～4.7%之间。

铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。

将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。

但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。

因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。

2、硅硅是强石墨化元素。

在球墨铸铁中，硅不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。

但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度（见图4—6），降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。

球墨铸铁中终硅量一般在1.4—3.0%。

选定碳当量后，一般采取高碳低硅强化孕育的原则。

硅的下限以不出现自由渗碳体为原则。

图4—6 硅对铁素体球墨铸铁脆性转变温度的影响球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图4—7进行检验。

如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。

1947年，英国H•Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在0.02wt%以上时，石墨呈球状。

1948年美国A•P•Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。

从此以后，球墨铸铁开始了大规模工业生产。

铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含碳量则至少为3%。

铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。

铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。

在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。

这种改进后的球体使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。

正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。

球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。

在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。

在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为它们具有阻止断裂的能力。

球墨铸铁具有铸钢的强度，也有铸铁优异的抗腐蚀性。

与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。

球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。

球墨铸铁的屈服强度是40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。

球墨铸铁的强度—成本比远远优于铸铁。

球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。

球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。

球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有3 6k。

在大部分市政应用领域，如：水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。

由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。

选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。

球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也减少了球墨铸铁的机加工成本。

球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。

球化剂选用及球化处理1、球化剂的选用现在球化处理仍然是以普通冲入法为主，下面讨论球化剂的选用就是针对普通冲入法用的稀土硅铁镁合金。

球化剂质量的优劣及合理选用球化剂影响球铁的质量及球化处理成本，合理选用球化剂应考虑以下几方面。

1.1、球化剂质量球化剂成分符合工艺要求，夹渣少，组织均匀、致密、氧化镁含量越低越好，国家标准中规定MgO<1%。

1.2、球化剂中含镁量球化剂中含镁量不同适应的球化处理温度不同，换句话说，应按处理温度的不同选不同含镁量的球化剂，如表1。

表1 球化处理温度与球化剂中含镁量的关系[1]1.3、球化剂中稀土含量按铁液中含硫量的不同选不同稀土含量的球化剂，如表2，原铁液中含硫不同，铁液内稀土残留量不同，如表3。

表2 铁液中含硫量与球化剂中稀土含量的关系[1][2]表3 原铁液含硫量与稀土残留量的关系[1][2]1.4、球化剂的粒度球化剂的颗粒度与一次处理铁液量或与球化处理包的容量有关，如表4。

表4 球化剂的粒度与一次处理铁液量的关系[1][2]2、球化处理方法2.1、敞口包冲入法（普通冲入法）敞口包冲入法（以下简称冲入法）国内外早期应用均比较广泛，国内1965年以后逐渐用冲入法代替压力加镁法，直到现在，球铁的生产中仍然是冲入法比较普遍，特别是汽车零件、农机件等一般球铁件的生产中。

冲入法应用40多年至今还广泛应用，说明它有许多优点，现在看，冲入法也存在有不少问题或者说是缺点。

2.1.1、冲入法的优点冲入法的优点，主要有：能满足球铁生产的要求，生产出优质铸件；设备简单，投资少；操作简便、安全，工人容易掌握。

2.1.2、冲入法的缺点冲入法的缺点，主要有：球化质量的稳定性差，稳定生产高档球铁件需寻求球化质量更稳定的新的球化处理方法；镁的吸收率低，球化剂的加入量大，处理过程，铁液降温多；球化过程产生的烟尘处理比较困难，不能满足环保的要求。

2.2、盖包冲入法盖包冲入法（以下简称盖包法）是在冲入法铁液包上面设计一个带有注入孔的包盖。

球铁中的球化元素与反球化元素一、球化元素至今已发现的球化元素有：Ce、Mg、Ca、Y、K、Na、Bi、Li、Zn、Te、Se、Be、Tn、Sr、Ba、Cd。

这些元素中大都数只有在纯净铁水中才能表现出球化能力，而真正有工业价值的仅仅有Ce、Mg、Ca、Y元素才有较强的净化能力和球化能力。

⒈Mg作球化剂的特点⒈1Mg是最强的球化剂能使亚共晶、共晶和过共晶成分的铁水中的石墨球化并有良好的脱硫脱氧能力。

⒈2Mg的沸点（1107℃）低于铁水温度，Mg直接加入铁水中有剧烈的沸腾，操作不安全，铁水对Mg的吸收率低，球化不稳定，Mg的气化带走大量热量，降低铁水温度比较严重。

⒈3纯Mg处理的铁水凝固时体积收缩大，铸件内部形成的缩孔、缩松较难彻底清除。

⒈4Mg极易氧化生成多种非金属夹杂物，使铸件造成表面夹渣、皮下气孔等缺陷。

⒈5当有微量反球化元素存在时就很难使石墨球化。

⒉稀土金属作球化剂的特点⒉1沸点高（1430～1470℃），加入铁水没有强烈的沸腾，球化处理比较安全。

⒉2与很强的脱硫、脱氧能力，并可消除其他杂物和气体，提高铁水的纯净度。

⒉3能抑制反球化元素对球化的干扰作用。

⒉4改善铸造性能，可显著提高铁水的流动性，减少偏析，减少镁球铁传统缺陷（黑渣、缩孔、缩松、皮下气孔等）。

稀土合金单独作球化剂的弱点①球化作用比镁差，只能球化过共晶成分铁水；②球化的石墨球不太圆整；③稀土有加剧石墨漂浮和球化衰退的作用，稀土残留量<0.5%时，石墨形状就明显恶化（粗大、形状变坏），使球铁的冲击韧性降得很低，而且热处理都无法改善这种情况。

根据以上情况可知，单独用镁或单独用稀土都不是理想的球化剂。

将镁和稀土再配入一定量的硅、锰和铁熔成中间合金作球化剂，是性能很好的球化剂，在国内生产中得到广泛的应用。

⒊稀土镁硅铁作球化剂的特点⒊1球化能力强，可处理亚共晶、共晶、过共晶成分的铁水，并对含硫较高和含有反球化元素及温度稍低的铁水也能进行球化。