铸铁变质剂

1950～1970年间我国采用冶金用75硅铁作孕育剂使用。这种硅铁中对孕育起重要作用的Ca、Al没有限定含量范围，其孕育效果不稳定。70年代沈阳铸造研究所等单位开发出硅钡、硅锶孕育剂，以后各单位又相继开发或引进了含稀土孕育剂、碳硅孕育剂、稳定化孕育剂等。

十年的实践表明，我国的孕育剂系列可以满足铸铁件生产发展的需求。效果明显优于冶金硅铁。硅铁孕育剂的用量占铸铁孕育剂总量的80%以上。但是，相当多的中小铸造厂和质量要求不高的铸件采用冶金用硅铁作为孕育剂使用，其效果不稳定。销售量居于第二位的是含钡硅铁孕育剂，再次是含锶硅铁孕育剂。碳硅孕育剂(包括从Foseco引进的Inoculin10)、含稀土孕育剂、含铋硅铁孕育剂的用量也有明显增长。这些新型孕育剂在高级铸铁件的生产中起了重要作用，例如薄壁耐水压灰铸铁件发动机缸体件、薄壁或厚大球墨铸铁件等。孕育剂的发展对提高铸铁件质量起了重要作用。最近几年电炉或冲天炉-电炉双联熔化逐步增多，还需要含锆硅铁、含钛硅铁孕育剂但这两种孕育剂用量不大，今后需求可望增加。

蠕化剂、可锻铸铁变质剂用量不大，今后用量可能不变或减少。此文不再讨论。值得一提的是，脱硫剂的需求将增大。脱硫剂多为碳化钙、氟化钙、氧化钙的混合物，希望进一步改善其反应性能。预处理剂如碳化硅的商品化供应也值得考虑。。。 2100433B

1997年中国铸件产量仅次于美国，为1108万吨，其中铸铁件879万吨，含灰铸铁687万吨，球墨铸铁156万吨，可锻铸铁35万吨，蠕墨铸铁1万吨。除低牌号灰铸铁以外，绝大部分铸铁件的生产都使用孕育剂。每年用量3～4万吨。球化剂每年用量约4～4.5万吨。蠕化剂及可锻铸铁变质剂的用量很少，年需要量各为200吨左右。

今后五年铸铁件中球墨铸铁和高级灰铸铁的比重将增加，可锻铸铁和蠕墨铸铁的数量不会增加，甚至比重将减少，低牌号灰铸铁的比重逐步减少。由于汽车产量将有较大幅度增长，高牌号薄壁灰铸铁件、球墨铸铁件随之增长。离心球墨铸铁管产量也将有较大幅度增长。因此球化剂、孕育剂需求量将增长。预计2005年孕育剂用量约5万吨，球化剂用量约6～7万吨。从长期发展看，中国的球墨铸铁、高级灰铸铁件增长的趋势不会减弱，其比重将逐年增加。球墨铸铁件的最大用户是汽车业和城市建设各行业的输水、气用管道。今后5～10年中国的汽车和基础设施建设将有大发展，球墨铸铁件的增长势所必然。

1960年以来，我国发展了独具特色的稀土镁硅铁球化剂，当时国外以镁硅铁球化剂为主。国内三十年来的趋势是球化剂中的稀土含量逐渐降低。国外的球化剂中也添加稀土。国内近十年来推广铸造焦和大双冲天炉，电炉的用量也在增加。铁液的质量，包括温度、硫氧含量都有明显改善。因此球化剂中的稀土和镁的含量逐步降低。大部分中小冲天炉出铁温度1380～1420℃，含硫0.08～0.12%时，采用含Mg8～10%、Re6～8%的球化剂。此类球化剂大约占球化剂总量的60～70%。大型热风冲天炉、采用脱硫工艺、采用冲天炉—电炉双联熔化工艺采用电炉熔化的铸造厂则要求供应含Mg、Re较低的球化剂，例如含Mg5～8%、Re0.5～1%或1～2%或2～3%的球化剂。这些铸造厂数量不多，但产量很大，例如二汽铸造二厂、铸造一厂、一汽、南汽及部分离心球铁管厂等。其产量约占球铁总量25～30%。今后这类球化剂的用量将逐步增多。如前所述，我国球墨铸铁产量将逐年增长。同时要指出，对铸件的质量要求和成本指标将日益严格。因此，冲天炉—电炉双联熔化和脱硫工艺势在必行。此外，等温淬火(ADI)球墨铸铁将逐步发展，对球化等级的要求提高，当然对球化剂的要求也将提高。

离心球墨铸铁管是球墨铸铁件中产量最大的产品，为铁素体基球墨铸铁。汽车业的铸件主要是底盘零件，为铁素体基球墨铸铁，曲轴、凸轮轴、平衔轴为珠光体基或等温淬火球墨铸铁。希望提供适应要求的专用球化剂。

广义地说，在炉前加入铁水中，以改变或改善铸铁组织、提高其物理性能和机械性能的材料就叫孕育剂。它可分为两大类：

稳定碳化物类型的孕育剂(如含锰合金)：促使铸铁由稳定系统向次稳定系统转变，适用于大型铸件、共晶和过共晶铸铁以及不便降低碳当量的铸铁中，以阻止铸铁过分石墨化。

石墨化类型的孕育剂(如含硅合金)：促使铸铁由次稳定系统向稳定系统转变。通常人们所说的、生产孕育铸铁用的孕育剂是指这一类。它要求具有很强的石墨化能力、良好的脱氧作用以及较低的熔点。能作为这类孕育剂的物质很多，下面分三方面来叙述：

(1)固体孕育剂：这种孕育剂有简单的元素(如黑色石墨)，有普通的铁合金(如硅铁、硅钙)，也有多元的复杂合金(如稀土硅铁合金)。共效果、价格相差很悬殊。在生产中，较常用的、效果好、价格便宜的有：·

①硅铁：它是最常用的孕育剂，以硅75用得最多

②硅钙：它是硅、钙、铁的合金。其熔点为1000~1245℃。比重为2.4~2.6克/立方厘米。硅钙有三个牌号。从孕育效果来看，硅钙比硅铁好。这是因为，钙不仅有石墨化作用，而且化学性质很活泼，易与氧、硫、氮、碳及氢化合，放出大量反应热，降低铁水的冷却速度。因此，硅钙可用来作为含硫较高的薄壁铸件的孕育剂。用硅钙孕育的铁水，孕育衰退比较慢。但孕育后，铁水浮渣较多，铁件较易产生夹渣缺陷。它的价格比硅铁高，较少被采用。

③稀土硅铁合金：它是供应量较大、价格较低的稀土合金。其熔点为1082~1089℃，平均比重为4.7克/立方厘米。稀土本身是促使形成白口的，但是当稀土加入量小于“临界加入量”时，由于稀土的脱氧去硫等作用，形成了稀土化合物，不仅使稀土本身丧失了原来促使形成白口的作用，而且还减少了氧、硫等杂质强烈阻碍石墨化的作用。同时，稀土化合物在铁水中是难熔的小质点，有人认为，它可成为石墨化晶核，综合结果使铸铁白口减小。所以，稀土硅铁合金实际上是一种复合孕育剂，不仅具有硅铁、硅钙孕育的效果，而且还能净化铁水、改善铸造性能，使石墨和基体组织细化，分布更加均匀，过冷倾向减小，铸铁机械性能和耐磨性提高。它还有一个优点是，像硅铁一类孕育剂的加入量必须适当控制，加入量太多时，不仅不能得到良好的效果，反而使铸铁强度下降。而稀土硅铁合金的加入量对孕育效果的影响不那么敏感。

稀土硅铁钙合金孕育效果更佳，但熔点较高。

④其他：将硅铁和铝的混合物(如二份硅90，一份铝或二份硅75，一份铝)作为复合孕育剂，效果也佳。铁水中加入少量铝不仅有者强烈的石墨化作用，而且有很强的脱氧作用。铝加入铁水中也能放出一部分热量，使铁水降温速度减慢。但与硅铁一样，其加入量必须适当控槲才能获得良好的效果。

(2)液体孕育剂：当铁水温度很低(如低于1330℃)、用固体孕育有困难时，可采用液体孕育剂。其方法是，在两个熔炉中分别熔化两种熔液。一种是低碳当量的(白口或麻口)铁水，另一种是作为孕育剂的高碳当量(低牌号灰铸铁)铁水或液体硅铁(可在坩埚中熔化)。当前者出铁后，在低碳当量铁水中掺入20~50%的高碳当量铁水或液体硅铁(用量比固体硅铁少)，就可获得孕育铸铁。如有人采用3.5～3.6%碳、1.8～2.0%硅的铁水作为孕育剂，以20~35%的数量加入低碳当量(2.9~3.1%碳、0.8～0.9%硅)的铁水中，获得了孕育铸铁。其抗弯强度达到58～62公斤/平方毫米，硬度HB为190~200，金相组织为均匀分布的细小片状石墨和珠光体基体。这种方法不仅可节约大量固体孕育剂，而且孕育衰退较慢。其缺点是需要两套熔化设备。

(3)表面孕育剂：根据铸件较厚的部位来选择铁水化学成分时，壁薄的部位可能会出现白口。为了解决这个问题，可在易出现白口的部位进行表面孕育处理。其方法是：在湿砂型中，用过70~80号筛的孕育剂(硅铁、硅钙等)粉末覆盖型腔表面；在干砂型中，用90%孕育剂粉末和10%糊精的水混合物涂抹型腔表面。上涂料后应予烘干。若有粘砂现象，应在涂料中加入石墨。浇注后，当铁水和涂料接触时，孕育剂便向铸件深处扩散而发生孕育作用。使之不出现白口，铸件整个断面得到均匀的珠光体组织和细小的石墨片。