1947年英國人莫羅(MorroghJH)首次發(fā)現(xiàn)含鈰球墨鑄鐵，Gagnebin用加入Mg的辦法在鑄態(tài)鑄鐵中獲得球狀石墨，為當代球墨鑄鐵發(fā)展開辟了道路。球墨鑄鐵被用于生產(chǎn)制造曲軸、核燃料廢料儲存罐等，被廣泛運用于機械制造、冶金礦山、石油化工、交通運輸?shù)嚷毮懿块T。球化解決和孕育解決是球墨鑄鐵生產(chǎn)制造過程的重要環(huán)節(jié)，球墨鑄鐵進行孕育解決的目的性是為消除球墨鑄鐵的白口化傾向、消除過冷石墨、促進石墨化、細化共晶團及減少晶間偏析等。這篇文章主要介紹了世界各國球墨鑄鐵的球化及其孕育解決的科學研究情況：闡述了在合金化基礎上．稀土硅與球化劑同時加入后，普通的孕育是生產(chǎn)制造鑄態(tài)薄壁新型球鐵的關鍵辦法，型內孕育是在鑄態(tài)下生產(chǎn)制造Y型高強度球墨鑄鐵鑄件的關鍵辦法。

1鑄鐵球化及其孕育的研究現(xiàn)狀

球墨鑄鐵是指向鐵水里加入一定數(shù)量的球化劑和孕育劑，可以通過球化及孕育解決使鐵水在凝固時碳以球狀石墨的形式形核和生長，凝固后鑄鐵的組織中獲得球狀石墨的鑄鐵。球化解決和孕育解決是生產(chǎn)制造球墨鑄鐵的重要環(huán)節(jié)。

在球化解決技術方面．現(xiàn)階段世界各國球化解決的辦法主要有：澆包沖人球化法、蓋包法、壓力加鎂法、鎂焦碳法、GF轉包法、密封性流動法和型內球化解決等12-31。在其中，運用很普遍的是澆包沖入球化法，它的優(yōu)勢是實際操作簡單，可完成比較穩(wěn)定生產(chǎn)制造?？墒?，這類解決辦法有球化劑鎂的吸收能力低、球化解決時因鎂的大量燃燒而導致勞動條件惡化等缺陷。為了更好地克服諸多缺陷，緊接著出現(xiàn)了蓋包法、壓力加鎂法、鎂焦碳法、GF轉包法、密封性流動法和型內球化解決等等。現(xiàn)階段，海外普遍選用GF轉包法和蓋包法，在國內也已經(jīng)在推廣運用。在球化劑方面，世界各國常用的球化劑主要有稀土鎂硅鐵合金、鈣鎂球化劑、鎳鎂合金球化劑、鎂合金和純鎂合金，在其中運用較普遍的是稀土鎂硅鐵合金。在國內在生產(chǎn)制造《熱加工工藝》2008年第37卷第13期125萬方數(shù)據(jù)金屬鑄鍛焊技術|Casting·Forging·Welding2008年七月上普遍運用的球化劑是稀土鎂合金，海外許多國家因缺少稀土資源，大多數(shù)選用鎂合金和純鎂。如日本地區(qū)主要用的球化劑是鈣鎂鈰球化劑翻。在美洲大陸、歐洲地區(qū)主要用的是鎳鎂合金球化劑。這類球化劑比較昂貴，在國內基本上沒有運用。

在石墨材料球化理論研究這方面，曾經(jīng)指出的球化理論和模型主要有：碳化鐵快速分解理論、過飽和奧氏體理論、氣泡學理論和模型、硫化物等石墨材料球核心說理論、過冷學理論、吸附理論、表面能理論、位錯學理論和模型等石墨材料球成長理論。碳化鐵快速分解理論的主要觀點為首先以碳化物凝固，然后碳化物分解析出石墨材料；過飽和奧氏體理論主要觀點為石墨材料直接從鐵液中析出，而后被奧氏體所包圍。碳通過奧氏體擴散成長成球狀：氣泡學理論和模型主要觀點為在鎂蒸汽微小的氣泡內碳原子向內擴散成球狀核心．再沿此核心成長成球狀，此學說被Davis所否定,核心說理論的主要觀點為通過電子顯微鏡直接觀測到石墨材料核心物質，這些物質有硫化物、氧化物、Mg—Si化合物等，進而主張液態(tài)的此類微小物質為球狀石墨材料核心：現(xiàn)階段看來硫化物等核心說是被認同的石墨材料球化形核學說，但它也回答不了石墨材料怎樣成長成球狀的難題。過冷學理論的主要觀點為由于添加鎂使得石墨材料核心消失，過冷狀態(tài)下石墨材料沿a軸、c軸方向成長速度差減少，結果石墨材料成長成球狀而非片狀：吸附理論主要觀點為鎂吸附在石墨材料上，使石墨材料表面張力提升而使其成球狀；表面能理論主要觀點為鐵液里添加的鎂等球化元素使硫的活度下降，石墨材料和鐵液的表面能變大，兩者之間的界面面積縮小而成球狀：位錯學理論和模型主要觀點為球狀石墨材料是沿著螺旋位錯成長成球狀的。目前為止，對于石墨材料球化理論都還沒下結論。中江秀雄等綜合之前有關球化理論并結合他們的研究成果認為：球墨鑄鐵液相中的鎂、鈰等元素的硫化物形成石墨材料核心．在成長過程中成球狀，在共晶凝固開始時石墨材料被奧氏體所包圍，碳元素通過奧氏體固相擴散而成長。同時指出增加石墨材料球數(shù)的極端重要性。

孕育處理是生產(chǎn)球墨鑄鐵的關鍵步驟的一種，正所謂孕育處理就是說在鑄鐵溶液中加上少許特殊的孕育劑促進石墨化作用，避免滲碳體的形成、能夠細化組織、提升材料力學性能。現(xiàn)階段孕育處理方法主要有澆包孕育、液體孕育、孕育絲孕育、瞬時包外孕育、型內孕育等方法j澆包孕育屬于一次孕育，是國內許許多多廠家廣泛使用的方法。液體孕育屬于兩種鐵液沖兌的孕育方式。用以大中型鑄造鐵件處理：孕育絲孕育是空心的鋼絲內裝有粉狀孕育劑，在直澆道進行孕育處理的方法。孕育處理又可分為一次孕育和二次孕育。之前主要以一次孕育為主。進行一次孕育有許許多多缺陷，如添加的孕育劑量大，另外缺陷是產(chǎn)生孕育衰退現(xiàn)象。近些年世界各國發(fā)展了許多二次孕育以及其瞬時孕育處理，主要的具體方法有：倒包孕育、澆口杯孕育、澆包漏斗隨流孕育和型內孕育等。在其中型內孕育是現(xiàn)階段孕育實際效果比較好的處理具體方法．它是1968年剛開始研究的，早期在歐洲開發(fā)和運用，在這之后英、美、加拿大等國剛開始zhuanli申請?，F(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)比較發(fā)達的國家已剛開始運用，特別是在海外在發(fā)動機、柴油機的鑄造和薄壁高強度灰鑄鐵的孕育處理方面達到較高水平．在我國在加強孕育處理技術研究方面推廣相對來說有點慢。

有關于孕育劑，現(xiàn)階段國內國外常見的孕育劑的類型主要有Si—Fe、Fe—Si．Ca、Si．Ba．Ca、RE．Si、Ce系、Ba系、Ca系、石墨系、Fe—si．Sr等。在其中經(jīng)濟便捷的孕育劑是硅孕育劑．如國內大多數(shù)選用含質量分數(shù)為75％硅的硅鐵，純硅孕育實際效果很差，海外通常帶有2．5％鈣與鋁。近幾年來，海外對孕育劑的研究較多，許多人在硅中加入一定量的其它合金元素以得到更高的孕育實際效果，在其中Fe．Si．Ca、Si—Ba．Ca孕育劑適用于低硫鐵水、高硫鐵水，有提高抗拉強度、減少白口傾向的功用；RE．Si、Ba系、Ca系孕育劑適用于低硫鐵水，也具有前者的功用Fe．Si．Ca．Al—Ba作為型內孕育劑。

在球墨鑄鐵孕育機理研究方面．孕育理論和模型主要有下列幾個方面：碳化物核心理論。主要的有A13C4石墨核心、CaC2核心、SiC2核心。碳化物核心理論指出孕育劑中的有效元素與鐵水中的碳反應產(chǎn)生碳化物作為石墨核心。但這一個理論被之后的Fe—Si結晶化孕育理論所代替：氧化物理論，該理論指出孕育劑中的硅元素與鐵水反應產(chǎn)生硅酸鹽微粒作為石墨核心，但這一個理論無法解釋衰退現(xiàn)象以及其他孕育所獨有的現(xiàn)象：均質晶核理論，均質晶核理論指出孕育后。硅溶解擴散時在碳局部過飽和部位生成石墨核心；起伏成核理論，該理論指出孕育劑在鐵水中產(chǎn)生許多微觀的濃度起伏和溫度起伏，進而產(chǎn)生許多石墨的結晶萬方數(shù)據(jù)HotWorkingTechnology2008，V01．37，No．13上半月出版Casting-Forging·Welding|金屬鑄鍛焊技術核心，這個“起伏成核理論”是現(xiàn)階段較有代表性的理論的一種：硫化物理論，該理論指出片狀石墨鑄鐵中，通過添加化學當量的RE元素，產(chǎn)生起石墨核心作用的RE和Mn的復合硫化物，進而促進石墨化，而在球墨鑄鐵中鈰和鎂的硫化物作為球狀石墨的核心，增加石墨球數(shù)促進石墨化，它是現(xiàn)階段有關于稀土孕育劑新的孕育機理的一種。Fe．Si結晶化孕育理論，該理論認為孕育劑加入鑄鐵溶液中．孕育劑中的Si由于氧化而生成非晶態(tài)的SiO：，孕育劑中的微量元素Ca由于起觸媒作用而使SiO：結晶化，這種結晶化的SiO：起到石墨核心的作用，用此理論否定了CaC：學說，它也是目前新的孕育學說之一。