1、生鐵

球鐵用原材料一般要求低磷、低硫和較低的硅、錳。生產(chǎn)中選用的生鐵是QT14生鐵，其成分為：4.1%~4.3%C，1.3%~1.6%Si，0.2%~0.5%Mn，≤0.08%P，≤0.02%S。

2、球化劑和孕育劑

由于沒(méi)有純鎂球化處理設(shè)施，為了球墨鑄鐵件質(zhì)量，生產(chǎn)中選用了低稀土鎂含量型球化劑。球化劑為金陵稀土材料廠生產(chǎn)的稀土鎂硅鐵，其成分為：2%~4%RE，7%~9%Mg，≤44%Si。球化處理中球化劑加入量為1.8%~2%。

低溫用鐵素體球墨鑄鐵要求終硅量盡可能地低，原先用孕育劑(75硅鐵)孕育后含硅量較高，故生產(chǎn)中選用了金陵稀土材料廠生產(chǎn)的鋇硅復(fù)合孕育劑，其成分為：≤45%Si，0.8%~2.0%Ca，4%~6%Ba，1%~2%Al。孕育劑加入總量為0.8%。

3、化學(xué)成分的確定

球墨鑄鐵的化學(xué)成分與它的組織、力學(xué)性能和鑄造性能有很大的關(guān)系。原鐵液的化學(xué)成分應(yīng)符合“高碳、低硅、低錳、低硫和低磷”的原則。生產(chǎn)中碳控制在3.6%~3.9%范圍內(nèi)，以不致產(chǎn)生石墨飄浮為準(zhǔn)。鐵素體球墨鑄鐵隨著溫度的下降逐漸發(fā)生由韌性向脆性的轉(zhuǎn)變，且硅能提高脆性轉(zhuǎn)變溫度，故低溫用鐵素體球墨鑄鐵應(yīng)在滿(mǎn)足石墨化的條件下，盡可能地控制較低的含硅量。原鐵液含硅量控制在1.2%~1.6%，球化孕育處理后，含硅量控制在1.9%~2.5%。由于錳易偏析形成碳化物，影響力學(xué)性能，故其含量不易高，控制在0.2%~0.35%。磷、硫含量應(yīng)盡可能地低，一般磷控制在0.07%以下，原鐵液含硫量控制在0.08%以下，球化處理后含硫量不大于0.03%。

{二}、球墨鑄鐵件凝固時(shí)長(zhǎng)原因

球墨鑄鐵件具有良好的力學(xué)性能和較好的鑄造性能，在整個(gè)鑄件生產(chǎn)選材中占有優(yōu)勢(shì)地位。雖然球墨鑄鐵凝固過(guò)程中石墨的析出將帶來(lái)體積膨脹，但由于其糊狀凝固方式，及石墨膨脹力導(dǎo)致的鑄型型壁變形和位移，所以收縮缺陷、尤其是縮松是球墨鑄鐵件的缺陷，也是導(dǎo)致鑄件報(bào)廢的主要原因之一。

縮松缺陷分為宏觀縮松和微觀縮松。宏觀縮松是鑄件內(nèi)部成片分散存在的細(xì)小孔洞群。肉眼不可見(jiàn)的晶間孔洞稱(chēng)作微觀縮松。準(zhǔn)確分析球墨鑄鐵件的縮松形成機(jī)理，依此進(jìn)行工藝改進(jìn)、鑄件質(zhì)量預(yù)測(cè)和降低廢品率，可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，關(guān)于球墨鑄鐵縮松形成機(jī)理的研究主要集中在球鐵的凝固特點(diǎn)、凝固過(guò)程和生產(chǎn)工藝三個(gè)方面。旨在依此綜述球墨鑄鐵的縮松缺陷形成機(jī)理研究的狀況。

球墨鑄鐵呈“糊狀”凝固。與灰鑄鐵相比，共晶凝固時(shí)間長(zhǎng)，共晶團(tuán)數(shù)多，凝固膨脹壓力大。球墨鑄鐵這些特有的凝固特點(diǎn)是縮松形成的根本原因。球墨鑄鐵的成分在共晶點(diǎn)附近，凝固斷面上液-固兩相區(qū)寬，當(dāng)包圍石墨的奧氏體臨近接觸時(shí)，尚未凝固的液態(tài)金屬被分割成一個(gè)個(gè)不連續(xù)的熔池，失去了補(bǔ)縮通道，呈現(xiàn)出糊狀狀態(tài)。糊狀凝固是球墨鑄鐵的固有屬性。

球墨鑄鐵共晶凝固時(shí)間長(zhǎng)的原因是共晶凝固方式為非共生共長(zhǎng)方式。當(dāng)石墨長(zhǎng)大進(jìn)入共晶階段后，奧氏體殼已經(jīng)形成，碳原子由鐵液通過(guò)固態(tài)的奧氏體殼擴(kuò)散到石墨球上，同時(shí)鐵原子從石墨-奧氏體界面處擴(kuò)散出去，這一過(guò)程比碳原子在鐵液中的擴(kuò)散速度要慢得多。因此球墨鑄鐵的共晶凝固時(shí)間較長(zhǎng)。球墨鑄鐵的導(dǎo)熱系數(shù)比灰鑄鐵小20%~40%，散熱慢，所以球墨鑄鐵的凝固時(shí)間要比灰鑄鐵長(zhǎng)。

由于石墨比容大于鐵的比容，石墨析出時(shí)會(huì)引起體積膨脹。石墨球在奧氏體殼包圍下生長(zhǎng)，奧氏體殼相互接觸后，石墨長(zhǎng)大引起的體積膨脹受到阻礙，產(chǎn)生膨脹壓力。由于鐵液的孕育處理，球墨鑄鐵的共晶團(tuán)數(shù)量約為灰鑄鐵的100~200倍。所以球墨鑄鐵的凝固膨脹壓力要比灰鑄鐵大得多。

球墨鑄鐵共晶結(jié)晶時(shí)，由于加鎂處理的結(jié)果，石墨球核心在液相中長(zhǎng)到尺寸時(shí)，即被奧氏體包圍，由于奧氏體外殼阻礙碳原子自熔液向石墨球擴(kuò)散而使石墨球生長(zhǎng)速度減慢，共晶反應(yīng)除了靠已有共晶團(tuán)長(zhǎng)大完成外，還靠新的晶核析出和長(zhǎng)大完成，因而共晶轉(zhuǎn)變?cè)谝粋€(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，導(dǎo)致鑄件在很寬斷面上固、液兩相共存，呈糊狀凝固。由于球墨鑄鐵呈糊狀凝固，使得球墨鑄鐵件在澆注后，外殼長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)剛度不夠，共晶團(tuán)接觸后產(chǎn)生的凝固膨脹力在使奧氏體枝晶間隙增大同時(shí)也使不很結(jié)實(shí)的鑄件外殼向外脹大，從而使鑄件凝固部分得不到足夠液態(tài)金屬的補(bǔ)縮，形成縮松。