常用孕育剂介绍

目前，用于处理灰铸铁的孕育剂品种繁多，但广泛应用的还是75硅铁。近年来，对薄壁铸件的需求日益增多，对孕育处理的要求也为严格，在铸铁碳当量较低的情况下，采用含锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂，能较好地控制薄壁处的白口倾向。还有报道说，采用含钡、铋和稀土元素的孕育剂，可减缓孕育的衰退。此外，碳质孕育剂的应用近来也日渐增多。关于孕育剂的选用，虽然已进行了大量的研究工作，但还不足以形成普遍适用的准则，铸造厂需考虑自己产品的特点、参考其他单位的经验进行试验，并考核供应厂商产品的质量，再根据试验结果作出适合本企业条件的选择。

1．75硅铁

75硅铁是常采用的孕育剂，其中的铝、钙含量对孕育效果有重要的作用，有报道说，不含铝、钙的硅铁对灰铸铁的孕育作用很小，甚至没有作用。一般认为：在铁液中，铝和钙会与氧、氮反应，形成高熔点的化合物，成为石墨结晶的核心。而且，加入孕育剂后，铁液中可形成局部的富硅微区，有利于石墨析出。采购孕育用硅铁时，不能不考虑其中铝和钙的含量。

对于作孕育剂的75硅铁，美国相关标准规定含铝量为0.75～1.75%，含钙量为0.5～1.5% 。我国标准GB/T 2272－1987中有不同铝含量的75硅铁牌号，铝含量的上限值分别为0.5％、1.0％、1.5%和2.0％，含钙量的上限值则为1.0％。但是，铁液中的铝含量不能太高，加入0.01％的铝，就可能导致铸件产生皮下气孔。选择孕育剂品种和确定孕育剂用量时，对此也应有所考虑。

2．硅锶孕育剂

硅锶硅铁白口的能力，特别有利于薄壁铸件中石墨的形态和分布状况，使不同厚度处组织的差别小，过冷组织只见于铸件的表层。

目前，我国已有含锶硅铁供应，其中锶含量有0.6～1.0%和1.0～2.0%两种。一般可选用含锶0.6～1.0%的品种，锶含量过高则不能充分发挥其作用。

含锶硅铁的加入量约为75硅铁的一半。

该孕育剂成分(Si)≥75％；W(Ca)≤0.1％； (Sr)0.6％ ～1.8％ ； (A1) ≤0.5％

优点是防止铸件薄壁部位出现气孔，针孔，夹渣和缩松等缺陷。防止薄壁铸件的渗漏。硅锶孕育剂在欧美、日本应用广泛，在国内活塞环铸件几乎全部使用，缸体、缸盖等复杂结构的薄壁铸件及要求铁素体含量高的铸件，多数也采用该孕育剂。

锶铸铁石墨形态，提高断面均匀性，延长孕育衰退时间。锶钡同属碱土金属，有孕育作用。

生产实践表明：铸件的共晶团数量增多，则则疏松倾向增大；共晶团数量减少，则白口倾向增大。硅锶孕育剂不明显增加共晶团数，线收缩敏感性小，而白口倾向却，有利于减少铸件疏松。

对于球墨铸铁：浇注5 mm试片，硅锶孕育剂加入0．2％ ，石墨球数达到450个／mm2，铁素体量达到90％。孕育量超过0．2％，5 mm试片石墨球数、铁素体革不增反减，原因是薄壁冷却太快，超量孕育剂获得熔化潜热不足，难以溶解扩散，孕育作用受到。

浇注l0～30 mm试样，硅锶孕育剂加入0．25％，石墨球数和铁素体量比5 mm试片略有

增加，孕育量达到0．6％，石墨球数达到500个／m m ，铁素体量达到100％。

该孕育剂特别强调 (Ca)≤0．1％ ，有利于减少锶的渣化，孕育作用。到目前为止尚未探明硅锶孕育剂孕育效果的原理，只是生产实践中证实了上述功效。应该说明的是硅锶孕育剂含铝量越低越好，但盲目追求过低的含铝量，只会增加生产成本。

3．硅钡孕育剂

硅钡孕育剂白口和石墨化、抗孕育衰退效果好，目前是铸造工厂使用为广泛的孕育剂。该孕育剂的成分为 (Si)≥72％；W(Sa)1．0％ ～2．0％ ； (Ca)1．0％ ～2．0％ ； (A1)1．0％～2．0％ 。钙与钡同属碱土金属，钙能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质。钡则是碱土金属中活性大的元素，与

氧生成稳定的化合物，具有良好的脱氧作用。铸铁凝固后并不含钡，其抗衰退能力，被认为是因为钡的氧化物在铁液表面形成“气套”，阻止氮与氧的溶入。由于该孕育剂的加入量为0.3-0.4%，因此孕育剂中含有的AL（≤2%），对铸铁含气量影响不大。AL作为脱氧剂，有弱孕育作用，能生成稳定的氮化物，减少氮的作用，延长孕育作用时间。人们对孕育剂中的AL的看法不一致，但经过实践证实，此种孕育剂的孕育效果非常理想。

硅钡孕育剂比硅铁孕育，用于灰铸铁孕育作用如下：

① 石墨化，硬质点和边缘白口

② 断面均匀性，不同断面可以控制在10HBS内

③ 降低铁液过冷倾向，增加共晶团数，提高铸铁强度

④ 使D、E型石墨转变为A型石墨

用于球墨铸铁孕育作用如下：

① 增加石墨球数量，石墨圆整度好，球化等级高

② 球化带来的白口倾向，铸态无渗碳体

③ 抗衰退

对于铁素体球铁，采用二次孕育，形成铁素体，提高延伸率

对于珠光体球铁，石墨等级，提高球化等级，提高力学性能。

4．硅锆孕育剂

近年来使用硅锆孕育剂的铸造厂数量在增多，资料介绍冲天炉一电炉双联熔炼宜采用硅锆孕育剂。硅锆孕育剂中w(Zr)3％～6％ 。锆与氮反应生成氮化物降低铁液中的溶解氮，孕育衰退减少氮气孔。废钢中有较多的氮，炉料中如果废钢比例大，使用硅锆孕育剂，可以减少铁液因此产生的缺陷。镁、锆、稀土可以降低铁液的含氢量，溶解氢会增大铸铁过冷度增加白口倾向，降低铸铁的抗拉强度和韧性。因此减少溶解氢量，有助于提高铸铁的内在质量。锆在铁液中生成ZrC可以作为石墨形核的核心，增加共晶团数，

少量zr溶于基体起到微合金化的作用。微量Zr是的石墨化元素，超过量则是的碳化物形成元素，锆的碳化物可以增加析出和细化奥氏体枝晶，提高铸铁强度。锆、锶、钡的碳化物和氧化物，晶格常数与石墨接近，它们与氧的亲和力较弱，滞后发生氧化反应，因此抗衰退。总之，硅锆孕育剂抗衰退，石墨组织，白口倾向，能使灰铸铁获得均匀细小的A型石墨。铸造生产中采用硅锆孕育剂的床类铸件，汽车配件安保类铸件等等。

5．硅钙孕育剂

硅钙合金虽有的孕育作用，但是，除制成包芯线应用外，用粒状合金作铸铁的孕育剂并不太合适，其主要缺点是：

◆ 密度远低于铁液，易于飘浮而影响其与铁液的作用；

◆ 成渣倾向大；

◆ 孕育作用衰退快；

◆处理需用的加入量大，约为0.3～0.5％。

硅钙孕育剂是孕育剂，增加共晶团数的能力，但国内铸造工厂应用较少。该孕育剂用于超厚壁灰铸铁，可以提高抗拉强度50 MPa，能使厚大铸件中心部位有接近表层的力学性能。用于中厚壁球墨铸铁，可以细化晶粒，提高球化率。用于壁厚差较大的蠕墨铸铁，细化石墨提，在蠕化效果不足时可促成蠕虫状石墨。硅钙孕育剂可以与其它种类孕育剂充分机械混合，组成复合孕育剂。采用正确工艺，这种复合孕育剂能获得的孕育效果。通常硅钙孕育剂中w(Si)在50％～60％；根据含钙量高低有W(Ca)9％、W(Ca)15％、W(Ca)25％、 (Ca)35％，分别称为硅钙9、硅钙15、硅

钙25、硅钙35。钙是活性很大的元素，大量的钙与铁液中的氧和硫生成稳定的化合物，净化铁液。硅钙孕育剂良好的去硫能力，对含硫高的薄壁铸铁理想。由此也形成大量晶核，产生非常理想的孕育效果。硅钙孕育剂应在浇包注入铁液1／5～4／5期间

连续添加。当然，使用硅钙孕育剂会产生大量的渣，出铁后需充分搅拌和扒渣。

6．稀土孕育剂

稀土混合金属和稀土硅铁等含稀土金属的孕育剂，加入量适当时，孕育作用，其效果可以是75硅铁的若干倍，能地白口，并减缓孕育作用的衰退。如加入量过高，则可能使铸铁结晶时产生过冷，出现渗碳体组织。使用时严格控制用量。

稀土孕育剂有：稀土硅、稀土硅钙、稀土硅钙钡、硅铁镧、硅铁铈等。稀土对石墨形态影响很大，在含量内，有的石墨化能力和抗孕育衰退能力，特别对低硫和电炉熔炼的铁液为。它能形成金属间化合物，中和铅、铋等元素对灰铸铁片状

石墨的影响，减少Cr引起的强烈过冷。稀土可以铁素体，提高。但超过量，反而增加白口倾向，使球状石墨畸变为异形石墨。碳在铸铁中的形态对力学性能有决定性的影响。有人提出灰铸铁准蠕化的概念，通过钝化片墨提高力学性能。稀土硅钙钡孕育剂，用在HT250、HT300铸件上，对力学性能，降低铸件脆性特别是薄壁铸件有较大的效果。可以预期，稀土孕育剂将多的应用。

7．碳质孕育剂

碳质孕育剂主要用于铁液孕育前的预处理，一般都是结晶态的碳质材料。有研究报告称：对于灰铸铁，以85～90％的冶金碳化硅效果好，晶态石墨也。预处理时的加入量一般为0.75～1.0％，应根据试验结果求得佳值。