铸件提高孕育质量与效果的几个环节 1、孕育剂的粒度生产中

、孕育剂的粒度

生产中，孕育剂粒度过大，造成熔解不尽，如铸件上形成的“硬点”；稀土孕育剂形成的偏析、反白口；孕育剂中碳化物元素形成的过冷石墨等都是其表征。过细的孕育剂易氧化、飞散、漂浮于液面，失去孕育作用，常在小于

1mm

的随流孕育剂中发生。生产中常发现：粒度大的孕育剂衰退慢，但增加石墨数量与减少白口方面不如小粒度。小粒度孕育剂增加石墨数多，但衰退快。因此，需根据铸件重量、浇包容量、孕育方式合理选择孕育剂粒度，见表

。

表

2
孕育剂粒度选择

出铁槽上与包内孕育

随流孕育

铁液量（

）

粒度（

）

人工随流

（

）

0.3-0.7

机器随流

（

）

0.2-0.5

50-100

2-5

100-1000

5-10

1000-3000

15-20

＞5000

25-30

、孕育剂的储存与烘烤

破碎后的孕育剂极易氧化与吸潮，应封闭存放，使用前打开并放在有蓋板的铁箱内，供当天使用。有资料表明：孕育剂放在露天一年后，75FeSi孕育效果降低

20-30%

，稀土孕育剂降低

25-30%

，生产中还发现未烘烤的孕育剂使孕育后的铁液中含氢量由

2PPM

增至

5PPM

。一些工厂孕育剂随意堆放，吸潮、氧化、污染严重、孕育作用大减。

孕育剂在使用前需经200℃-300℃下预热。在潮湿或梅雨季节对随流的细粒度孕育剂应特别注意预热，用压缩空气带动孕育剂的机械化孕育，在潮湿季节应对空气进行干燥处理，一些工厂曾为此付出了惨重的代价，造成了批量针孔缺陷或孕育不良。

3、孕育温度

随着铁液温度进入1500℃-1550℃时期，延时孕育、瞬时孕育的广泛应用，孕育温度的范围也在发生变化。实践证实，铁液的高温过热、低温孕育的原则是正确的，效果是良好的。

孕育温度最高不得超过平衡温度

平

，只有在平衡温度以下，

Si才能被氧化，其氧化物才能成为石墨核心，进行有效地孕育。孕育的作用增加石墨核心实验证明，较低的孕育温度对增核有利。图1表明灰铸铁1350℃的孕育效果优于1470℃的孕育，其A型石墨多，D型石墨少。对于球墨铸铁也是一样，低温孕育效果较好，提高孕育温度促使石墨数减少，见图2。

图

1 孕育温度对A型和D型石墨体图2 孕育温度与石墨球数的关系

积分数的影响

根据上述，对于出铁温度1480℃-1500℃时就在出铁槽或包内进行孕育的效果并不好，这种高温孕育导致石墨核心减少，孕育衰退严重。对高温出炉的铁液应采用倒包孕育+随流孕育。既满足了降低浇注温度的要求，也提高了孕育的效果。并注意这二者孕育中孕育剂的粒度与加入量的不同，前者粒度根据铁液量在3-25mm内变动，加入量一般为0.3-0.6%，后者粒度为0.2-0.7mm，加入量为0.10-0.15%，随流孕育的温度就是浇注温度，国外的浇注温度根据铸件的壁厚与重量一般在1360℃-1430℃范围内，既防止产生夹渣、气孔、孕育效果也很好，对于几十吨至上百吨的重型铸件进行倒包孕育以降低浇注温度，在低温浇注进行随流孕育时，采用低熔点的孕育剂，粒度为0.5-1.0mm，并在2-4min内浇注完。有的工厂在浇注大件时，在浇注口盆内安置孕育块，孕育效果良好。

4、孕育的时间与孕育方法

孕育处理最大的问题是孕育衰退。图3显示了孕育过程的三个阶段，AB段表示原始晶核状态，加入孕育剂后，晶核数迅速增加，达到C点，时间约1min左右，此后晶核数下降到达D点，孕育效果完全消失。由此看出，瞬时孕育效果最好。使活化晶核数达到最大点，这就是为什么强调随流孕育、浇口盆孕育块孕育、型内孕育的重要原因。

灰铸铁孕育衰退时共晶团逐渐减少的情况见表3，孕育后8min共晶团数减少33%；灰铸铁孕育衰退时白口增加和抗拉强度下降的情况见表4，孕育后15min抗拉强度减少16%，30min后降低27%，这就是为什么强调需孕育后10min需浇注完，孕育方式重于孕育剂的原因。

表

3 灰铸铁孕育衰退对共晶团数的影响

孕育保持时间/min

共晶团数/个·cm

-3

表

4 灰铸铁孕育衰退对抗拉强度与三角试样白口宽度的影响

孕育后保持时间/min

抗拉强度/MPa

380

320

300

280

230

220

白口宽度/mm

4.9

4.8

7.2

8.1

在解决孕育衰退中，一直存在着二种途径：一是在孕育剂上下功夫，加大孕育量，采用较大粒度孕育剂及较强抗孕育衰退的孕育剂，使衰退曲线CD平缓，采用的是传统的孕育工艺，即出铁槽孕育，包内孕育，倒包孕育及大块孕育等，图4为含钡硅铁与75硅铁孕育衰退曲线的对比，前者的孕育衰退优于后者；二是在孕育方法上下功夫，即延后孕育或瞬时孕育，其实质是不失C点孕育高位的时机，使铁液处于饱和孕育状态，其方法是浇口杯孕育，随流孕育，型内孕育等，其中以随流孕育应用最为广泛。国内某厂在生产壁厚不均的灰铸铁缸体、缸蓋上，采用了低合金化+随流孕育的工艺显著地改善了断面敏感性问题

●-CE=3.95%，无合金，75SiFe0.4%包内孕育

×-CE=3.88%，

w

（
Cr）=0.25%，
w

（
Cu）=0.37%，75SiFe0.3%包内孕育

▲-CE=3.95%，

w

（
Cr）=0.34%，
w

（
Cu）=0.38%，75SiFe0.3%随流孕育

75FeSi孕育剂最大的优势是孕育能力强，在增加共晶团数，提高强度，减小过冷度，增加灰铸铁A型石墨量方面甚为突出，但最大的劣势是孕育衰退快，孕育后7-8min，共晶团数则减少30%～50%，因此，根据其特点，75FeSi用在瞬时孕育中的随流孕育，浇口盆中的孕育块孕育及大包倒小包的倒包孕育最为合适，美国铸造协会对众多工厂调研后指出：“最好的孕育剂是

75FeSi

；选择孕育方式比选择孕育剂更重要。”其原因也在此。当然，随着铸件类别的增加与性能的提高，发展各类功能型孕育剂也是必要的。不过可在孕育方法选择后仍不理想时再行决定，表

、表

为

75FeSi

与各类孕育剂的孕育效果对比。

表

5 75
硅铁与
6
种孕育剂的成分

孕育剂成分类型

代号

化学成分（质量分数，%）

C、Si基本孕育元素

75SiFe

75.6

—

1.76

0.92

—

其余

C-Si

—

其余

加入强化孕育元素

Zr、Sr、Ba、Al、Ca

Si-Zr

60~70

—

5~7

1.0~1.5

—

其余

Sr-Ⅱ

73~78

0.6~1.0

—

＜0.5

＜0.1

—

其余

Ba-Ⅰ

60~65

—

4~6

5~7

—

1.0~1.5

1.5~3.0

—

≤1.0

其余

ZL80

—

1.5

—

1.5

2.5

—

其余

加稳定珠光体元素

CaBaCrCu-Ⅰ

55~60

—

3~4

5~7

—

5~8

2~4

—

其余

表

6 75
硅铁与
6
种孕育剂的孕育效果对比

孕育剂

类型

孕育剂型号

孕育效果

增加抗

拉强度

减白

口能力

降低过

冷度能力

（减△t）

增加A

型石墨量

增加厚断面HBW值

减少阶梯试样

50mm处与20mm处

的硬度差（HBW）

增加共

晶团数量

基本孕育元素

C、Si

75SiFe

强●

中

强●

最强●●

中

弱

强●

C-Si

最弱

强●

最强●●

强●

最弱

中

强●

加入强化孕育元素

Zr、Sr、Ba、Al

、

Si-Zr

弱

最弱

中

最弱

弱

强●

中

Sr-Ⅱ

中

最强●●

强

弱

中

强●

最弱

Ba-Ⅰ

中

弱

中

强●

最强●●

强●

ZL80

—

加稳定珠光体元素

CaBaCrCu-Ⅰ

最强●●

中

最弱

强●

最弱

强●

最强●●

表

7 75
硅铁与
6
种孕育的抗衰退能力对比

孕育剂

成分类型

孕育剂型号

孕育效果

保持R

能力

保持减白口能力

保持减少

过

冷度能力

保持A型

石墨量

保持厚断

面HBW值

保持减少阶梯试样

50mm处与20mm处的硬度差HBW值

保持共

晶团数量

C、Si基本

孕育元素

75SiFe

弱

中

最弱

中

弱

最弱

C-Si

最弱

最强●●

最弱

中

加入强化

孕育元素

Zr、Sr、Ba、Al、Ca

Si-Zr

中

弱

最弱

最强●●

弱

Sr-Ⅱ

中

强●

弱

中

弱

最强●●

Ba-Ⅰ

强●

弱

强●

ZL80

弱

中

强

弱

—

加稳定珠

光体元素

CaBaCrCu-Ⅰ

最强●●

最弱

中

强●

中

强