球墨铸铁组织影响因素分析

近年来，我国铸件产量已跃居世界第一位，其中综合性能最好的球墨铸铁产量占全部

铸铁件的

32.1%。孕育是谋求提高铸件质量的冶金技术的典型工艺之一。孕育这种工艺，原

是从密烘铸铁的生产工艺导入的，其特点是将过去由冲天炉装料口加入的原料改为往铁水
包中直接加入，虽然加入量少，却能有效地防止配加废钢而导致的铁水白口倾向。但是和球
化衰退一样，孕育作用也有衰退现象，即孕育效果随着铁水停留时间的增长而减退。为了缩
短孕育处理至凝固完成时间的间隔，减小孕育衰退，目前在生产中已经开始应用后孕育，
即二次孕育的处理方法。二次孕育中，孕育剂加入量的多少是控制孕育效果和铸件质量的重
要环节。本文在保持总的碳、硅含量不变的情况下，降低原铁水含硅量，增加二次孕育硅量，
从而研究了二次孕育对球墨铸铁组织的影响，并初步探讨了二次孕育剂的加入量对球铁石
墨组织和基体组织的影响机理。

实验采用生铁与废钢

∶5 的比例（质量比）进行配料，原料的主要化学成分见表 1。铁

液在

20kg 中频感应电炉中进行熔炼，考虑了二次孕育对成分的影响，通过硅铁与电极石墨

调节铁液中的含硅量与含碳量，保证各试样的最终碳硅量相同，

1550

℃出炉，球化处理采

用传统的冲入法，稀土镁的加入量为

1.1%，压在包底，用硅铁覆盖，球化结束后扒渣。1#

方案球化后直接浇注，

2#、3#、4#方案分别加入 0.1%、0.2%、0.3%的 75 硅铁进行随流孕育浇

注，树脂砂造型，试样尺寸

Φ40mm×150mm。之后观察组织，测量硬度。

表 1 原料的化学成分(质量分数，%)

成分

Q12 生铁

4.40

1.10

0.15

0.02

0.05

废钢

0.52

0.315

0.55

0.024

0.021

稀土镁

41.0

8.0

4.5

2.6

只进行一次孕育处理易发生孕育衰退，石墨球数量少且球化率低。采用

0.1%的硅铁进

行二次随流孕育可以使球铁的石墨组织明显得到改善。但为了担心孕育衰退而进行大剂量
（

0.2%和 0.3%的硅铁）的二次孕育反而容易导致石墨产生畸变，促使碎块状石墨的形成。

采用

0.1%的硅铁进行二次随流孕育，基体中珠光体的含量略有增加，硬度提高。但当采用

0.2%和 0.3%的硅铁进行二次随流孕育时，由于碎块状石墨周围碳的扩散路径较短，块状石
墨区多为纯铁素体基体区，因此，硬度出现了急剧下降的现象。