鑄鐵的合金化處理可以追溯到20世紀三四十年代，合金化處理使得鑄鐵性能有了質的飛躍，同時也誕生了一些特殊用途的鑄鐵如耐磨、耐蝕和耐熱性能。采用孕育的方式來生產鑄鐵也是在這個時期內產生的。在20世紀40年代末，孕育后具有球形石墨的的鑄鐵替代了通常的片狀石墨鑄鐵，我們稱這類鑄鐵為球墨鑄鐵。

　　球化元(yuan)素(su)(su)與反球化元(yuan)素(su)(su)的分(fen)類

　　球化(hua)元(yuan)素按其球化(hua)效果，一般分為三(san)組。 

　　第一組：Mg、Y、Ce、La、Pr、Sm、Dy、Ho、Er。

　　第二組：Ba、Li、Cs、Rb、Sr、Th、K、Na。 

　　第(di)三組：Al、Zn、Cd、Sn。 

　　第一(yi)組(zu)球(qiu)化能力最強，第二組(zu)次(ci)之，第三組(zu)最弱。

　　當用鎂(mei)作球(qiu)化元(yuan)素時，第三(san)組元(yuan)素往往產(chan)生反球(qiu)化作用。

　　反(fan)球化元(yuan)素(su) ：硫和氧是鑄鐵(tie)(tie)中(zhong)常見的(de)反(fan)球化元(yuan)素(su)，此外Ti、Al、B、As、Pb、Sn、Sb、Bi、Te、Se等(deng)則屬于鐵(tie)(tie)液(ye)內常見的(de)反(fan)球化元(yuan)素(su)。附(fu)表是按(an)其作用機理分類。

　　如何選擇球(qiu)化劑

　　球化(hua)(hua)劑(ji)和(he)孕育劑(ji)是球化(hua)(hua)處理過程中最(zui)重要的材(cai)料，除(chu)了質(zhi)量穩定外(wai)，選擇合適的球化(hua)(hua)劑(ji)還需(xu)要考慮以下幾種因素。

　　球(qiu)(qiu)化處理(li)溫(wen)度(du)：如(ru)果球(qiu)(qiu)化處理(li)溫(wen)度(du)&gt;1480℃，球(qiu)(qiu)化反(fan)應(ying)會比較劇烈，進而造(zao)成較低的(de)鎂(mei)吸收率(lv)。為了使(shi)球(qiu)(qiu)化反(fan)應(ying)平穩(wen)，則可選擇鈣(gai)(gai)含量相對較高的(de)球(qiu)(qiu)化劑。如(ru)果球(qiu)(qiu)化溫(wen)度(du)<1480℃，則可以使(shi)用(yong)鈣(gai)(gai)含量相對低一點(dian)的(de)球(qiu)(qiu)化劑。

　　處理包(bao)尺寸：如(ru)果(guo)處理包(bao)的高(gao)徑(jing)(jing)比為(wei)1:1，則由于鎂(mei)蒸汽的散(san)失會導致鎂(mei)吸收率的降低，建議(yi)使用(yong)鈣含量較(jiao)高(gao)的球(qiu)化劑。如(ru)果(guo)處理包(bao)的高(gao)徑(jing)(jing)比為(wei)2:1，則球(qiu)化反應會比較(jiao)平穩，鎂(mei)蒸氣會擴散(san)到鐵液中，鎂(mei)吸收率得到提高(gao)。

　　球(qiu)(qiu)化處(chu)理工藝：如(ru)果(guo)不使(shi)用蓋(gai)(gai)包法，那么球(qiu)(qiu)化反(fan)(fan)應產生(sheng)的(de)(de)(de)煙霧就(jiu)會(hui)(hui)進入(ru)(ru)到大氣中，并(bing)且會(hui)(hui)產生(sheng)刺眼的(de)(de)(de)白光(guang)。為了(le)使(shi)球(qiu)(qiu)化反(fan)(fan)應平穩，可以采用低鎂高鈣的(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)化劑(ji)。如(ru)果(guo)使(shi)用蓋(gai)(gai)包法工藝，鐵(tie)液(ye)不會(hui)(hui)飛(fei)濺，并(bing)且產生(sheng)的(de)(de)(de)煙霧較少，可使(shi)用高鎂低鈣的(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)化劑(ji)，以減少加入(ru)(ru)量，降低球(qiu)(qiu)化成本。 

　　處理(li)重量(liang)：如(ru)果處理(li)鐵(tie)(tie)液的(de)重量(liang)小于500kg，那么可使用(yong)(yong)(yong)粒度(du)較小的(de)球化(hua)劑，推薦使用(yong)(yong)(yong)粒度(du)12mm以(yi)下(xia)的(de)球化(hua)劑。如(ru)果處理(li)鐵(tie)(tie)液的(de)重量(liang)在500~1000kg，可使用(yong)(yong)(yong)粒度(du)較大(da)的(de)球化(hua)劑，如(ru)粒度(du)為(wei)3~25mm的(de)球化(hua)劑。如(ru)果處理(li)鐵(tie)(tie)液的(de)重量(liang)大(da)于1000kg，則可以(yi)使用(yong)(yong)(yong)4~32mm的(de)球化(hua)劑。

　　硅(gui)含量：如(ru)果鑄造(zao)產品的(de)工藝(yi)出(chu)品率較低(di)(di)或者廢(fei)(fei)品率較高(gao)，想通過多(duo)加(jia)回(hui)爐(lu)料(liao)和(he)廢(fei)(fei)鋼的(de)方式進(jin)行(xing)熔煉(lian)，而最終鑄件對(dui)鐵水的(de)硅(gui)含量有嚴格要求。在孕育量沒法進(jin)一步降低(di)(di)的(de)前提(ti)下，可使用(yong)低(di)(di)硅(gui)球(qiu)化劑進(jin)行(xing)處理，這樣可使回(hui)爐(lu)料(liao)多(duo)加(jia)8%~15%，可降低(di)(di)鑄造(zao)廠的(de)生產費用(yong)。

　　原(yuan)鐵液(ye)(ye)硫(liu)含量：如(ru)果原(yuan)鐵液(ye)(ye)硫(liu)含量較(jiao)(jiao)高，如(ru)果不(bu)進行脫(tuo)硫(liu)處理，則(ze)需要高鎂(mei)高稀土的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化劑(ji)，并且加入量會(hui)較(jiao)(jiao)高，如(ru)果原(yuan)鐵液(ye)(ye)的(de)硫(liu)含量較(jiao)(jiao)低(di)，則(ze)可以使用低(di)鎂(mei)低(di)稀土的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化劑(ji)，且加入量會(hui)較(jiao)(jiao)低(di)，低(di)鎂(mei)低(di)稀土的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化劑(ji)成(cheng)本也會(hui)比較(jiao)(jiao)便宜。 

　　不同(tong)的球化方式(shi)

　　目(mu)前常(chang)用(yong)的(de)球(qiu)化方(fang)式(shi)有以(yi)下(xia)幾種(zhong)：包(bao)內(nei)處理法(fa)（包(bao)括(kuo)直(zhi)沖法(fa)，三明治法(fa)和蓋(gai)包(bao)法(fa)）、型(xing)內(nei)球(qiu)化法(fa)、流淌法(fa)、純鎂(mei)處理工藝（包(bao)括(kuo)轉包(bao)法(fa)和包(bao)芯線法(fa)）。現就這(zhe)幾種(zhong)球(qiu)化方(fang)式(shi)的(de)優(you)缺點簡(jian)單介(jie)紹(shao)以(yi)下(xia)。

　　包內(nei)處理法：這是最常見的(de)(de)球化(hua)工藝，應用(yong)范圍廣，小到幾公斤的(de)(de)汽(qi)車件(jian)，大到幾十噸的(de)(de)風電(dian)件(jian)都可以(yi)使用(yong)這種(zhong)工藝。以(yi)蓋包法的(de)(de)鎂吸收率最高(gao)，其次是三明治法。缺點是目前自動化(hua)程度(du)不高(gao)，國內(nei)已(yi)有一(yi)些設備廠在研發自動加料系統。 

　　型(xing)(xing)內(nei)球(qiu)化(hua)(hua)(hua)法(fa)：現(xian)在使用這種(zhong)工(gong)(gong)藝的(de)鑄造(zao)廠(chang)不是很多，因為(wei)這種(zhong)工(gong)(gong)藝的(de)缺(que)點(dian)比(bi)較明(ming)顯，球(qiu)化(hua)(hua)(hua)處理產(chan)生(sheng)的(de)渣(zha)子(zi)有時會進入型(xing)(xing)腔，造(zao)成夾渣(zha)缺(que)陷而產(chan)生(sheng)廢(fei)品。另外，這種(zhong)球(qiu)化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝對鐵(tie)液溫度及鐵(tie)液流(liu)速要求較高，否則(ze)會球(qiu)化(hua)(hua)(hua)不均(jun)勻。 

　　流(liu)淌法：顧名思義(yi)，流(liu)淌法是鐵(tie)液流(liu)過(guo)裝(zhuang)有球(qiu)化(hua)劑的(de)球(qiu)化(hua)室而進行球(qiu)化(hua)，目(mu)前這種(zhong)工(gong)藝用的(de)并不(bu)是太多。優點是自(zi)動化(hua)程度相對(dui)高一些；缺(que)點是對(dui)鐵(tie)液溫度和(he)鐵(tie)液流(liu)速(su)要(yao)求較嚴。 

　　純鎂球(qiu)化(hua)工(gong)藝：有(you)時(shi)也(ye)叫高(gao)(gao)鎂球(qiu)化(hua)工(gong)藝，目前主要有(you)兩種形式，轉包法(fa)(fa)和包芯線(xian)法(fa)(fa)。這種方(fang)法(fa)(fa)的優(you)點是(shi)自動化(hua)程(cheng)度較(jiao)高(gao)(gao)，也(ye)有(you)利(li)于(yu)環保；缺點是(shi)鎂吸收(shou)率(lv)偏低，產生的煙霧和渣(zha)子較(jiao)多。 

　　附圖從煙霧和渣子(zi)及(ji)鎂吸收率等方面對各種球化工藝進(jin)行對比。 

　　生(sheng)產(chan)球(qiu)墨鑄鐵(tie)的注意事項

　　現在簡要總結一(yi)下生(sheng)產球鐵(tie)的注意(yi)事項。

　　（1）原(yuan)鐵液的硫(liu)含(han)量(liang)(liang)(liang)及其他微量(liang)(liang)(liang)元素(su)不(bu)要太(tai)高(gao)。如果原(yuan)鐵液硫(liu)含(han)量(liang)(liang)(liang)和其他微量(liang)(liang)(liang)元素(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)太(tai)高(gao)，則(ze)需要較(jiao)多的球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)加入量(liang)(liang)(liang)或者(zhe)稀(xi)土含(han)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)高(gao)的球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)，這樣球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)的成(cheng)本(ben)就會(hui)(hui)增加，另外過(guo)多的球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)會(hui)(hui)造成(cheng)更(geng)多的渣子(zi)，不(bu)利于鑄件質量(liang)(liang)(liang)的穩定(ding)。稀(xi)土含(han)量(liang)(liang)(liang)太(tai)多，則(ze)會(hui)(hui)在大斷面(mian)的鑄件上易產生(sheng)碎塊(kuai)狀石墨。 

　　（2）球(qiu)化(hua)(hua)處(chu)理的穩定(ding)性。球(qiu)化(hua)(hua)處(chu)理工序(xu)(xu)是(shi)球(qiu)墨鑄鐵(tie)生產過程中(zhong)的關鍵工序(xu)(xu)，只有(you)球(qiu)化(hua)(hua)處(chu)理工序(xu)(xu)穩定(ding)了，鑄件的質量才能穩定(ding)。針對不同的產品，不同的原鐵(tie)液硫含(han)量，該加入多少球(qiu)化(hua)(hua)劑、孕(yun)育劑等(deng)，都(dou)要寫入作(zuo)業指導書并且嚴格執(zhi)行。 

　　（3）避(bi)免較長(chang)(chang)的等(deng)待時間。 球(qiu)化(hua)孕育處理后，應立(li)即(ji)進行(xing)澆注(zhu)。因為隨著時間的延長(chang)(chang)，殘留鎂(mei)會燒損并且孕育效果會衰退。 

　　（4）避免(mian)過(guo)高(gao)的殘(can)留鎂(mei)含量(liang)。較高(gao)的殘(can)留鎂(mei)含量(liang)會增大鑄件的縮(suo)松(song)傾向(xiang)，對(dui)于一(yi)般球墨鑄鐵(tie)，殘(can)留鎂(mei)含量(liang)（質(zhi)量(liang)分(fen)數）應控制(zhi)在(zai)0.035%~0.045%，對(dui)于高(gao)鎳球墨鑄鐵(tie)，殘(can)留鎂(mei)含量(liang)應控制(zhi)在(zai)0.06%~0.07%。

　　（5）對要求較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的鑄件使用較(jiao)(jiao)好的孕育劑(ji)。對要求較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的風電(dian)件、高(gao)(gao)鐵件等(deng)，則(ze)應選擇孕育效(xiao)果較(jiao)(jiao)強(qiang)的隨(sui)流(liu)孕育劑(ji)（如具有專利的Ultraseed/Ce）。其特點(dian)是能(neng)顯著增(zeng)加石(shi)墨球(qiu)數，且石(shi)墨球(qiu)形圓整(zheng)。