球墨鑄鐵從誕生以來發(fā)展至今日，已經(jīng)在黑色金屬的應(yīng)用占有一席之地。在生產(chǎn)，加工和制造球墨鑄鐵件的過程中遇到的技術(shù)問題均取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。我國古代鐵匠早在兩千以前就已經(jīng)成功制造出了具有球狀石墨的鑄鐵，現(xiàn)代球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中，球化處理和孕育處理工藝的應(yīng)用使得球墨鑄鐵登上了工業(yè)應(yīng)用的舞臺。目前，球墨鑄鐵已經(jīng)成為20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)中的金屬材料之一，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與生活中的諸多。球墨鑄鐵是指向鐵水中加入數(shù)量的球化劑和孕育劑，通過球化處理和孕育處理使鐵水中的碳在凝固以球狀石墨的形式析出的鑄鐵。1947年英國H.Morrogh找到了生產(chǎn)球墨鑄鐵的方法，向過共晶灰口鑄鐵中添加鈰，當(dāng)加入量大于0.02wt%時可以在凝固組織中獲得球狀石墨。

　　球墨鑄鐵的生產(chǎn)過程中，孕育處理工藝非常重要，孕育處理過程中孕育劑加入的種類、加入的時間、加入的方法、加入量、孕育劑的粒度和形態(tài)、保溫時間等工藝條件都會影響鑄件組織和石墨球的形態(tài)與分布，進(jìn)而影響鑄件質(zhì)量。

　　優(yōu)化的孕育處理工藝不但能提高鑄件的質(zhì)量和使用性能，降低鑄件的廢品率，還可以節(jié)約原材料，孕育劑和能源。所以，開展對球墨鑄鐵孕育處理工藝優(yōu)化的研究具有重要意義，也對我國今后的鋼鐵工業(yè)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。

　　根據(jù)鑄件生產(chǎn)條件，選擇的孕育劑和孕育劑加入方法并采用熱分析法爐前檢測鐵水孕育效果，完成對孕育處理過程的動態(tài)調(diào)控，使球墨鑄鐵熔體達(dá)到良好冶金狀態(tài)，石墨球化，增加鑄件組織石墨球數(shù)量，細(xì)化晶粒，防止孕育衰退，減少鑄件白口傾向，提高鑄件的質(zhì)量，降低鑄件的廢品率，減少原材料和能源的浪費(fèi)。

　　[二]、球鐵球化孕育處理發(fā)展

　　來，許多工程師和研究人員都在研究一種提高鑄鐵球化和孕育效果的辦法。薄壁球墨鑄鐵和厚壁球墨鑄鐵的球化方法和孕育處理工藝受到較大的重視。型內(nèi)孕育由于孕育劑在型內(nèi)進(jìn)行，鑄件凝固時間短，球化和孕育的效果好，是目前球墨鑄鐵球化和孕育處理的新發(fā)展。這種工藝是在澆注系統(tǒng)中設(shè)計孕育處理室，把孕育劑直接放入型內(nèi)反應(yīng)室或者放入冒口頸、橫澆道或鑄件內(nèi)澆口的上游型腔內(nèi)進(jìn)行處理，在充型過程中完成孕育處理，具有良好的球化和孕育效果。進(jìn)行型內(nèi)孕育時要注意的問題有，所加的合金溶解，而且要從澆注開始直到終了都具有適當(dāng)?shù)臐舛染鶆蛐裕徊辉试S將未溶的剩余合金帶入鑄件內(nèi)部，同時澆注系統(tǒng)要設(shè)計集渣裝置，防止反應(yīng)熔渣進(jìn)入鑄件。為了滿足這兩個方面的基本要求，首先從孕育劑的物理形狀出發(fā)，合金的物理形狀有：單一塊狀、松散粒狀、密集粒狀或根據(jù)需要而具有的形狀；一般采用單一塊狀合金的孕育劑，其尺寸設(shè)計應(yīng)能在澆注終了時，孕育劑反應(yīng)。型內(nèi)孕育處理工藝的優(yōu)點(diǎn)為處理過程反應(yīng)平穩(wěn)、孕育劑吸收率高、孕育衰退傾向較小。

　　稀土硅與球化劑同時添加后，普通孕育與型內(nèi)孕育方法可以分別獲得鑄態(tài)薄壁新型球墨鑄鐵件和Y型鑄態(tài)球墨鑄鐵件。利用高純生鐵(3.9%C(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、電解鐵、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及純銅，用10kHz，20kW的高頻電爐溶制最終目標(biāo)組成為3.7%C(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%～2.5%Cu的球墨鑄鐵原鐵水；鐵水溫度1773K時用Fe-Si-Mg-RE(5.Mg(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、2.35%RE)球化劑澆包法球化處理，考慮原鐵水S含量RE目標(biāo)值為0.05%，不足的RE量用RE-Si補(bǔ)充(其中w(RE)=31.7%)，與球化劑同時加入。球化反應(yīng)后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的Fe-Si進(jìn)行孕育處理，在1673K時澆入!10mm試樣鑄型，用!10mm鑄件加工為!6mm標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明：w(Cu)=2.5%的試樣抗拉強(qiáng)度超過1200MPa、伸長率3%、硬度310HB。獲得與奧貝球墨鑄鐵相匹敵的鑄態(tài)新型、低硬度球墨鑄鐵。觀察顯微組織發(fā)現(xiàn)：其組織為無滲碳體析出的全珠光體基體上分布有球化良好的小球徑石墨，而且珠光體很細(xì)化。分析認(rèn)為：通過添加與原鐵水中S量相對應(yīng)的RE量，在鐵水中形成充當(dāng)石墨核心的硫化物，當(dāng)石墨核心數(shù)增加到臨界白口石墨球數(shù)以上時，石墨化作用了滲碳體形成的同時，使錳、銅加入量提高成為可能；二者分布在珠光體基體上，錳珠光體中滲碳體形成，而銅阻礙固溶于奧氏體中的碳原子向石墨球擴(kuò)散從而形成細(xì)化的珠光體基體，可以鑄態(tài)獲得球墨鑄鐵。