A. 球化剂的球化原理（球墨铸铁中的）
球化剂在铸铁中起什么作用
球墨铸铁问世至今已有52年，其发展迅速之快令人惊讶，即使在经济不景气的情况下，球铁仍然有所发展，有人称球墨铸铁为不适当退却中的胜利者，指出：球墨铸铁由于其高强度、高韧性和低价格，所以在材料市场上仍占有重要的地位，尽管几年来钢铁铸造总产量有所下降，但球铁产量并未下降，奥——贝球铁的出现增强了球铁的竞争地位。 1． 球铁的生产和研究现状 1. 1常规球铁 目前常规球铁——即以铁素体和珠光体为基体的球铁仍占球铁产量中的绝大部分比例，因此注意提高常规球铁的性能和质量，在保持球铁的竞争地位中起了重要的作用。 1．1． 1对影响球铁质量的因素加强控制 球铁的组织与性能取决于铸铁的成份和结晶条件以及所用球化剂的质量，研究认为为了确保球铁的机械性能，必须针对铸件具体壁厚、浇注温度、所用球化剂、球化处理工艺、冷却参数的优化以及有效的排渣措施进行严格控制，而适当的降低碳当量，合金化和热处理是改善球铁的有效措施。 1．1．2有效控制铁素体球铁和球光体球铁的生产[2] 控制球铁基体的主要因素有铸铁的成份、所用球化剂、孕育剂的类型，加入方法以及冷却条件等。 铸态铁素体球铁的成份控制 微过共晶成份，其中碳稍高，但不出现石墨漂浮，含硅稍低，孕育剂硅量应少于3%，锰越低越好，应使Mn<0.04%，硫、磷应低，使S≤0.02%、 P≤0.02％，这是因为硅可改善球铁组织和相应的塑性，Si=3.0～3.5%可得到全部铁素体组织。有研究指出，Si=2.6～2.8％时，铸铁具有最高的延伸率和冲击韧性，但硅在铁中的显微偏析随着含磷量的增加，这种偏析越严重，并对机械性能有不良影响，特别是当温度低于零度时影响更大，而含硫低可以选用低镁低稀土球化剂球化，并减少“黑斑”缺陷的产生，而“黑斑”主要是镁、铈硫化物和氧化物的聚集物，此外也要用低硅球化剂以保证可以进行多次孕育。 对珠光体球铁而言，在生产时铸铁成份中锰可提高至0.8～1.0％，有些铸件如果是用作耐磨性曲轴时，锰可提高至1.2～1.35％，生产铸态珠光体元素铜。加入量大于1.8%时，它阻碍石墨球化，但促进基体完全珠光体化，一般球铁中铜含量应小于1.5%，锡是强烈的珠光体化元素，其对硬度的影响大于铜和锰，但Sn≥1.0%时使石墨畸变，因此其含量应限制在0.08％以下。 1.1.3 稀土在球铁中的作用 稀土能促进镁合金的球化效果（球化率和球的圆整度），它对壁厚球铁件中防止球状石墨畸变的效果受到了重视，这也是国内外球化剂中都包含稀土的主要原因之一。 在铸件中有些元素能破坏和阻碍石墨球化，这些元素即所谓的球化干扰元素，干扰元素分为两类，一是消耗球化元素型干扰元素，它们与镁、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等，使球化元素降低从而破坏了球状石墨形成；另一类是晶间偏析型干扰元素，包括锡、锑、砷、铜、钛、铝等在共晶结晶时，这些元素富集在晶界，促进使碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨 ，球化干扰元素原子量越大，其干扰作用越强，现在许多研究都已找到了干扰元素在铸铁中的临界含量，当这些元素含量小于临界含量时，并不能形成畸变石墨。 在有干扰元素的铸铁中，加入稀土可消除其干扰作用，有研究报告指出在铸铁中干扰元素之和应小于0.10％即z=Ti+Cr+Sb+V+As+Pb+Zn+…<0.10% 有研究指出，中和铁水中的Al、Sb、TI、Pb、Bi、等只要分别加入0.005～0.04%Ce即可，例如，中和Ti、Pb、Sb、Al等只要分别加入0.005~0.007%、0.014%、0.15%和0.008%的Ce即可。 干扰元素在铸件壁厚，冷却速度慢的情况下破坏作用更大。 干扰元素对球铁基体也有影响，Te、B强烈促进白口形成，Cr、As、Sn、Sb、Pb、Bi稳定珠光体，Al、Zr促进铁素体。 值得注意的是，目前正在发展一些球化元素与干扰元素复合球化剂，以改善大断面球铁的处理效果及石墨球的圆整度。 1.1. 4球铁检测加强 球铁检测是保证其质量的重要措施，目前正在研究发展线分析，即产品在生产过程中进行分析，以确定其质量，已有不少单位在大批量生产条件下利用超声波对铸件质量进行分析。 在利用超声波测定铸铁组织时，片状石墨的声速为4500m/s、蠕墨铸铁为5400m/s、球墨铸铁5600m/s，此外在铸铁中高频衰减率的变化也可判断铸铁类型，球铁中心频率为5MHz而片状铸铁仅为1.5MHz。目前还有单位正在用超声波作球化级别的测定，已可测定合格的球化级别和不合格的产品（3级和4级之间），但还不能进行更细分级测定，此方法正在完善中。 1．2奥——贝球铁 20世纪70年代，荷兰、中国、美国彼此独立地，几乎是同时宣布各自研究成功了贝氏体球铁，中国研究成功的是下贝氏体，美国为下贝氏体＋马氏体，荷兰为上贝氏体＋奥氏体，荷兰成果最具代表性，即现在所称的奥——贝球铁。1977年M.Jokason宣布荷兰的Kgmi Kgmmene公司所属的karkkila铸造厂开发了一种特性优异的新型铸铁，即奥——贝球铁，并在1978年召开第45届国际年会上宣读了有关论文，此一发明在美、英、法、加等13个国家申请了专利（美国专利号：3860457，荷兰专利1996/72，原西德专利2852870），引起了各国重视，被誉为近几十年来铸铁冶金中的重大成就之一。 奥——贝球铁兼备高强度、高韧性和高耐磨性。如英国的标准有NE-GJS-800-8，EN-GJS-1000-5，EN-GJS-1400-1。 奥——贝球铁成份与常规球铁成份相同，球化剂和处理工艺也相同，其差别是必须进行等温淬火处理，等温淬火温度不同时可分别获得上贝氏体＋奥氏体，下贝氏＋奥氏体，下贝氏＋马氏体等不同基体。这种铸铁成本高、生产难度较大，目前应用面虽在不断扩大，但其总量并不大，被人们称之为21世纪材料。 2．球化剂的现状 球化剂是目前获得球铁的主要手段之一，在志包钢稀土一厂共同完成国家攻关课题“稀土三剂系列化”时，我校课题组对世界上100多个球化剂生产厂，国内主要合金生产进行调研，取得了英、美、法、德、日、前苏联、印度等十几个国家50多家合金生产厂的产品样本及国内主要球化剂生产厂的产品样本，为对比国内外球化剂性能及今后球化剂生产改进提供了依据。 2．1球化剂的类型 按生产方式分有下述几种 (1)球化剂的类型 包括镁硅系合金、稀土镁硅系合金、钙系合金(日本用的较多)，镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金。 上述合金中目前世界上用的最为广泛的是稀土镁硅铁合金，但中国合金中RE/Mg的比值范围大(0.5~2.2)，国外的合金RE/Mg的比值范围小(0.1~0.3)。中国合金中稀土大于等于镁含量的占多数，小于镁含量的占少数，而国外(除前苏联一些合金外)球化剂合金中的稀土含量几乎都小于镁含量，因此稀土三剂系列化课题组建议除保留FeSlMg8E18外(此合金是效果优良的蠕化剂)，其它全部球化剂中RE/Mg≤1，随后修订的国家标准中采纳了这个建议。 钙镁球化剂主要是日本生产和应用，如日本信越(SHIN—ETSU)生产的钙系合金NC5、NCl0、NCl5、NC20、NC25中镁含量从4~28％变动，但钙含量变化较小，其变化范围为20~31%；此类合金白口倾向小，但要求处理温度高，处理后渣量大。 镍镁合金在美洲、欧洲均有应用，美国国际镍公司生产的镍镁合金最高达82~85%，其中Mg、Ca分别为13~16，及20，镍最低的57~61%(其中Mg4.0~4.5％，Ca<2.5，Fe32~36)。德国金属化学公司生产的镍镁合金中Ni47~51％，Mgl5~17％，C1.0％Si28~32%,RE1.0%余Fe。这些合金的优点是比重大，反映平稳，镍可起合金化作用，其特点是价格贵，这种合金在中国基本没有应用。 镍硅系合金目前在中国基本上已不用。纯镁合金处理时要用专用的压力加镁包，镁的吸收率高，但处理安全措施要极为严格，生产中应用比例较小。 稀土是发明球铁时使用的球化剂，它的发现推进了球铁工业应用的进程。但价格高，白口倾向大，过量会使石墨变态，现在己不作为球化剂单独使用，仅作为辅助球化元素。 (2)压块状球化剂 用镁粉和铁粉及所设计的硅含量直接加压成型，这种球化剂中含硅很低，通常称为低硅压块状球化剂，因而为后续的孕育提供了大的余地，有利于生产铸态球铁，但这种合金易漂浮，处理效果波动大，处理时最好跟块状球化剂混合使用。 (3)包芯线型球化剂 将镁粉、铁粉包覆在薄钢板或钢板中，将其快速送入铁水中达到球化目的，这种球化剂较贵，且设备投资大，但处理时合金吸收率高，因此处理球铁的总成本几乎没有提高。 (4)粉状球化剂 这种球化剂是俄罗斯的一个专利，使用时将镁粉与抑制剂混合放入包内，并使铁水从合金表面上流过，逐层与合金反映达到球化效果，这种专门工艺称之为MC。 2．2球化剂的应用 目前国内外在球铁生产中主要应用火法冶炼的合金，压块球化剂、包芯线球化剂、粉状球化剂应用的很少，火法冶炼的球化剂在生产中应用占90％以上，目前这类合金中增加Ba、Ca、Cu、Ni等以达到控制基体目的，对合金中的氧化镁含量已有限量指标。现对中国33个典型工厂和美国77个工厂生产球铁工厂进行对比分析。 中国33个工厂的基本情况是：33个工厂总计有36个熔炉，其中电炉(中频、工频、电弧炉)9个占25％，冲天炉22个占61％，冲天炉一电炉双联熔炼厂4个占11％，高炉1个占3％，球铁处理温度大于1500℃，4个占11％，1450~1500℃，20个占56％，1350~1400℃，6个占16．7％，1300~1350℃，2个占5.6%；大于1270℃1个占2.7％；铁水含硫量小于等于0．03％占20％；处理方法中冲入法占94％，喷吹法占3％，压力加镁法3％，用量最大的6#合金Mg8RE8占46％，其次为Mg8RE5占37％，Mg9RE5占11％。 美国77个工厂的基本情况是： 熔化设备冲天炉占30%，感应电炉占63％，球化处理温度1482~1538℃占75%；原铁水在球化处理前有50％工厂采用预脱硫工艺，有90％的工厂S小于0．025%，球化处理方法中在美国大工厂中冲入法占36％，而小厂(小于200吨/周)冲入法仅占22％，压入法、多孔塞法、型内处理法、Tundish盖包法、压力加镁法则占绝大部分比重，使用的球化剂中含镁大于％的占8．2％Mg4~6％占63．3，含镁小于4％占16．4％纯镁占5％，其它的镁合金占8．2％。 资料表明中国生产球铁方面还有不小的差距，美国生产的电炉可保证球化处理所需要的高温，一般经预脱硫，含硫量低，质量要优于我国处理球铁的质量，因此处理球铁可用低镁、低稀土球化剂，而且质量控制也严格，包括使用衰退时间控制器。 我国从90年到现在球化剂生产已有了很大变化，稀土镁合金国家标准经过修订，对合金中的RE作了重大调整，除保留Mg8RE18以外，其它合金中Mg/Re均大于1，工厂使用的合金中稀土量有所下降，Mg8RE5—7的合金应用大量增加，电炉也增加了不少，但原铁水中的含硫量变化不大，预脱硫工艺未有效地推广，因此我国球化剂中Mg、BE仍处在较高的水平上，新的球化处理工艺在我国推广不多，如在美国占有很大比例的Tundish盖包法在我国几乎还未得到应用，这些都是我国球铁生产厂待解决的问题
B. 专业生产低硅球化剂厂家
扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂，主要由镁稀土钙钡铁及其他特殊用途的合金元素经复合冷结成型，具有含硅量低（4%--10%），氧化镁含量低，成分准确，块度均匀，使用方便，球化效果好等优点。
扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂，已被众多铸造厂家广泛使用。尤其是含硅量低这一特性，与传统的冶炼合金（稀土镁硅铁合金）掺和使用可根据生产现场实际需要调整出终硅量适宜的复合球化剂（15%--25%），有效的控制铸件的含硅量，降低铸件成本。
适合使用情况：
1.当贵公司使用的是高硅生铁或需要大量吃进回炉导致原生铁液含硅量偏高时，使用扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂，能有效地保证铸件硅量指标要求。（拓宽了生铁牌号使用范围，可随时吃进回炉料）。
2.对于压力加镁：传统球化剂中镍镁合金等球化工艺是降低球墨铸铁轧辊硅量的途径，但由于工艺难度大操作危险价格昂贵不易保存等诸多因素影响，推广普及受到限制。扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂因能有效的降低球铁液终硅量，加大了球铁件孕育量范围，使球墨更加圆整细小，铸铁晶粒进一步细化，保证了扎辊铸件质量，因此非常适合球墨铸铁生产家使用。
3.扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂，用于大口径离心球墨铸铁管球化工艺中，因能有效的控制球化铁水的终硅量，保证合适终硅量，增大孕育量，对铸态铁素体含量的提高有明显作用，能够减少高温退火铸管比例，降低铸管成本，并使因石墨漂浮造成的废品进一步减少。
4.扬中市金鑫特种合金材料厂，镁团块低硅球化剂，应用于大厚断面球铁件生产中，有利于减少厚断面球铁件常易产生的块状石墨缺陷。
C. 什么叫高硅钼
高硅钼球铁的应用现状高硅钼球铁在国外汽车业发动机耐高温铸件上广泛应用（如排气管、涡轮壳等），尤其以排气管最为突出，美国福特汽车公司70%以上排气管采用高硅钼球铁制造，这主要源于高硅钼球铁具有很高的高温强度、热疲劳性，优异的耐氧化、生长性，和良好的高温抗蠕变性能。欧美等国早在80年代就将高硅钼球铁应用于增压器上，在90年代开始大批量应用于汽车发动机排气管的铸件生产上，1997年在美国西雅图101届铸造年会上，针对高硅钼排气管的性能、铸造工艺与成本等方面作了专门的讨论，福特、克莱斯勒等汽车公司及各大发动机厂商迅速在发动机排气管上应用，一些大型铸造厂也相应开展了高硅钼球铁排气管的铸造技术实践研究与应用；目前，日本、美国等国也在中国大量寻求高硅钼球铁的汽车、机械高硅钼球铁配件，且具有较高的市场价格。应该说高硅钼球铁在汽车耐高温部件上的应用已成为一种发展趋势，国内对高硅钼球铁的应用研究相对较少，仍大量采用HT250材料制造发动机排气管。发动机排气管工作条件恶劣，处于循环交变温度状态下工作的，受热温度不均匀，表层与内腔相差数网络，这需要排气管具有很好的高温力学性能和使用性能；同时随着人们对环保要求意识和法规的提升， HT250以至蠕铁材料已不能满足发动机的排放使用性能要求（高硅钼球铁性能可满足现行美国标准和欧Ⅳ标准），而球铁由于变形因素较少在排气管上应用。排气管一般经历了普通灰铸铁、高强度灰铸铁、球铁、蠕铁、高镍铸铁、不锈钢等发展历程，高硅钼球铁作为新兴的排气管使用材料，以其优异的中高温综合性能和适宜的价格，已逐渐被各大汽车厂商所认识，目前，高硅钼球铁已成为发动机排气管首选使用材料之一。
排气管材质的适合工作温度材料 最高温度℃
灰铁 540 高镍球铁 925 球铁 650 铁素体不锈钢 935 铁素体球铁 760 奥氏体不锈钢 1050 高硅钼球铁 870
2、高硅钼球铁的材料性能试验研究 2.1、高硅钼球铁的常规力学性能试验鉴于排气管等产品由于装配机型不同，其所要求的使用性能存在较大差别，故其合金加入量存在较大差别，高硅钼球铁通常含硅量在3.0-5.0%之间，钼一般含量在0.4-1.2%之间。试验室进行Y型试样浇注，主要设备与工艺参数如下：熔化设备：50Kg中频感应电炉；铁水重量：50Kg；球化剂：无锡永新球化剂，加入量1.4%；孕育：75SiFe包内孕育，附加随流孕育；出炉温度：1520℃。不同合金（SI、Mo）加入量测试试棒力学性能如下，。
不同合金成分试棒力学性能合金加入量（%） 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 延伸率（%） 硬度（HB）
Si4.7Mo0.85 C3.3 710 3 266 Si4.6Mo0.6 C3.3 675 620 9 229 Si4.2Mo0.6 C3.6 575 18 229 Si3.5Mo0.5 C3.6 545 19 194
石墨：球化率级别3级，球径大小6级100× 基体： 5%珠光体+铁素体 100×
高硅钼球铁球化与基体组织（Si3.5Mo0.5C3.6）试验发现，较高的硅钼含量可以显著提升铸件的抗拉强度，但同时伴随铸件的硬度提高，塑性下降，铸件变得难于加工，且脆，这主要是高的钼量促使基体珠光体心部产生富钼的碳化物组织，使基体变得硬而脆（合适的孕育处理可以改善和消除碳化物产生倾向）；同施教高的硅量，也是铸件变脆的主要因素之一。
2.2、高硅钼球铁高温性能的影响因素 2.2.1、硅、钼对高温性能的影响硅量过低，高温性能变差，过高，铸件的脆性将显著增加。硅的作用主要在于一方面硅作为稳定铁素体的有效元素，可以使铸件获得铁素体基体，而铁素体基体由于不含有渗碳体，高温下不易发生分解，引起体积膨胀，破坏铸件；另一方面高的硅量，促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，阻碍氧的继续侵入，故有利于铸铁的抗氧化生长性；同时硅可以通过固溶强化，提高铸件强度。钼作为调解铸件高温性能的有效元素，钼的加入可以细化晶粒和石墨，并可以显著提高铸铁的屈服强度，提高高温使用性能，有利于改善铸件的高温抗蠕变和抗蠕变断裂能力。硅、钼等提高铸件的高温使用综合性能的合金元素的加入，使排气管的使用性能大大提高，其合金化的作用往往较基体的作用更为显著。 2.2.2、石墨形态对高温性能的影响灰铸铁由于片状石墨在基体内相互交错连接，这对高温时铸件的氧化、生长提供了很好的通道，铸铁氧化后，沿石墨片方向进行扩散生长；而球墨铸铁由于石墨球是孤立存在于基体中的，不会像片状石墨那样引发氧化生长，故其抗氧化生长性较灰铸铁为宜。当然,随着基体中碳含量的提高，铸件的氧化倾向增强，不宜过高。
D. 铸铁的球化剂有哪些
球化剂的类型按生产模式分有下述几种：
球化剂的类型包括镁矽系合金、稀土镁矽系合金、钙系合金（日本用的较多），镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金。
①上述合金中目前世界上用的最为广泛的是稀土镁矽铁合金，但中国合金中RE/Mg的比值范围大（0.5~2.2），国外的合金RE/Mg的比值范围小（0.1~0.3）。中国合金中稀土大于等于镁含量的占多数，小於镁含量的占少数，而国外（除蘇俄一些合金外）球化剂合金中的稀土含量几乎都小於镁含量，因此稀土三剂系列化课题组建议除保留FeSlMg8E18外（此合金是效果优良的蠕化剂），其它全部球化剂中RE/Mg≦1，随後修订的国家标准中采纳了这个建议.钙镁球化剂主要是日本生产和应用。
②日本生产的钙系合金NC5、NCl0、NCl5、NC20、NC25中镁含量从4~28％变动，但钙含量变化较小，其变化范围为20~31%；此类合金白口倾向小，但要求处理温度高，处理後渣量大。 镍镁合金在美洲、欧洲均有应用，美国生产的镍镁合金最高达82~85%，其中Mg、Ca分别为13~16，及20，镍最低的57~61%（其中Mg4.0~4.5％，Ca<2.5，Fe32~36）。德国生产的镍镁合金中Ni47~51％，Mgl5~17％，C1.0％Si28~32%，RE1.0%余Fe.这些合金的优点是比重大，反映平稳，镍可起合金化作用，其特点是价格贵，这种合金在中国基本没有应用。镍矽系合金目前在中国基本上已不用。纯镁合金处理时要用专用的压力加镁包，镁的吸收率高，但处理安全措施要极为严格，生产中应用比例较小。稀土是发明球铁时使用的球化剂，它的发现推进了球铁工业应用的进程。但价格高，白口倾向大，过量会使石墨变态，现下己不作为球化剂单独使用，仅作为辅助球化元素。
E. 球化剂多少钱一吨
球化剂多少钱一吨？现在市场价格球化剂大概在3200到3400块钱左右一吨
F. 高硅钼机械性能
高硅钼球铁的应用现状高硅钼球铁在国外汽车业发动机耐高温铸件上广泛应用（如排气管、涡轮壳等），尤其以排气管最为突出，美国福特汽车公司70%以上排气管采用高硅钼球铁制造，这主要源于高硅钼球铁具有很高的高温强度、热疲劳性，优异的耐氧化、生长性，和良好的高温抗蠕变性能。欧美等国早在80年代就将高硅钼球铁应用于增压器上，在90年代开始大批量应用于汽车发动机排气管的铸件生产上，1997年在美国西雅图101届铸造年会上，针对高硅钼排气管的性能、铸造工艺与成本等方面作了专门的讨论，福特、克莱斯勒等汽车公司及各大发动机厂商迅速在发动机排气管上应用，一些大型铸造厂也相应开展了高硅钼球铁排气管的铸造技术实践研究与应用；目前，日本、美国等国也在中国大量寻求高硅钼球铁的汽车、机械高硅钼球铁配件，且具有较高的市场价格。应该说高硅钼球铁在汽车耐高温部件上的应用已成为一种发展趋势，国内对高硅钼球铁的应用研究相对较少，仍大量采用HT250材料制造发动机排气管。发动机排气管工作条件恶劣，处于循环交变温度状态下工作的，受热温度不均匀，表层与内腔相差数网络，这需要排气管具有很好的高温力学性能和使用性能；同时随着人们对环保要求意识和法规的提升， HT250以至蠕铁材料已不能满足发动机的排放使用性能要求（高硅钼球铁性能可满足现行美国标准和欧Ⅳ标准），而球铁由于变形因素较少在排气管上应用。排气管一般经历了普通灰铸铁、高强度灰铸铁、球铁、蠕铁、高镍铸铁、不锈钢等发展历程，高硅钼球铁作为新兴的排气管使用材料，以其优异的中高温综合性能和适宜的价格，已逐渐被各大汽车厂商所认识，目前，高硅钼球铁已成为发动机排气管首选使用材料之一。
排气管材质的适合工作温度材料 最高温度℃
灰铁 540 高镍球铁 925 球铁 650 铁素体不锈钢 935 铁素体球铁 760 奥氏体不锈钢 1050 高硅钼球铁 870
2、高硅钼球铁的材料性能试验研究 2.1、高硅钼球铁的常规力学性能试验鉴于排气管等产品由于装配机型不同，其所要求的使用性能存在较大差别，故其合金加入量存在较大差别，高硅钼球铁通常含硅量在3.0-5.0%之间，钼一般含量在0.4-1.2%之间。试验室进行Y型试样浇注，主要设备与工艺参数如下：熔化设备：50Kg中频感应电炉；铁水重量：50Kg；球化剂：无锡永新球化剂，加入量1.4%；孕育：75SiFe包内孕育，附加随流孕育；出炉温度：1520℃。不同合金（SI、Mo）加入量测试试棒力学性能如下，。
不同合金成分试棒力学性能合金加入量（%） 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 延伸率（%） 硬度（HB）
Si4.7Mo0.85 C3.3 710 3 266 Si4.6Mo0.6 C3.3 675 620 9 229 Si4.2Mo0.6 C3.6 575 18 229 Si3.5Mo0.5 C3.6 545 19 194
石墨：球化率级别3级，球径大小6级100×基体： 5%珠光体+铁素体 100×
高硅钼球铁球化与基体组织（Si3.5Mo0.5C3.6）试验发现，较高的硅钼含量可以显著提升铸件的抗拉强度，但同时伴随铸件的硬度提高，塑性下降，铸件变得难于加工，且脆，这主要是高的钼量促使基体珠光体心部产生富钼的碳化物组织，使基体变得硬而脆（合适的孕育处理可以改善和消除碳化物产生倾向）；同施教高的硅量，也是铸件变脆的主要因素之一。
2.2、高硅钼球铁高温性能的影响因素 2.2.1、硅、钼对高温性能的影响硅量过低，高温性能变差，过高，铸件的脆性将显著增加。硅的作用主要在于一方面硅作为稳定铁素体的有效元素，可以使铸件获得铁素体基体，而铁素体基体由于不含有渗碳体，高温下不易发生分解，引起体积膨胀，破坏铸件；另一方面高的硅量，促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，阻碍氧的继续侵入，故有利于铸铁的抗氧化生长性；同时硅可以通过固溶强化，提高铸件强度。钼作为调解铸件高温性能的有效元素，钼的加入可以细化晶粒和石墨，并可以显著提高铸铁的屈服强度，提高高温使用性能，有利于改善铸件的高温抗蠕变和抗蠕变断裂能力。硅、钼等提高铸件的高温使用综合性能的合金元素的加入，使排气管的使用性能大大提高，其合金化的作用往往较基体的作用更为显著。 2.2.2、石墨形态对高温性能的影响灰铸铁由于片状石墨在基体内相互交错连接，这对高温时铸件的氧化、生长提供了很好的通道，铸铁氧化后，沿石墨片方向进行扩散生长；而球墨铸铁由于石墨球是孤立存在于基体中的，不会像片状石墨那样引发氧化生长，故其抗氧化生长性较灰铸铁为宜。当然,随着基体中碳含量的提高，铸件的氧化倾向增强，不宜过高。
G. 对不同的铸件在选择球化剂是应该注意哪些主要问题
球化剂在铸铁中起什么作用
球墨铸铁问世至今已有52年，其发展迅速之快令人惊讶，即使在经济不景气的情况下，球铁仍然有所发展，有人称球墨铸铁为不适当退却中的胜利者，指出：球墨铸铁由于其高强度、高韧性和低价格，所以在材料市场上仍占有重要的地位，尽管几年来钢铁铸造总产量有所下降，但球铁产量并未下降，奥——贝球铁的出现增强了球铁的竞争地位。1．球铁的生产和研究现状1.1常规球铁目前常规球铁——即以铁素体和珠光体为基体的球铁仍占球铁产量中的绝大部分比例，因此注意提高常规球铁的性能和质量，在保持球铁的竞争地位中起了重要的作用。1．1．1对影响球铁质量的因素加强控制球铁的组织与性能取决于铸铁的成份和结晶条件以及所用球化剂的质量，研究认为为了确保球铁的机械性能，必须针对铸件具体壁厚、浇注温度、所用球化剂、球化处理工艺、冷却参数的优化以及有效的排渣措施进行严格控制，而适当的降低碳当量，合金化和热处理是改善球铁的有效措施。1．1．2有效控制铁素体球铁和球光体球铁的生产[2]控制球铁基体的主要因素有铸铁的成份、所用球化剂、孕育剂的类型，加入方法以及冷却条件等。铸态铁素体球铁的成份控制微过共晶成份，其中碳稍高，但不出现石墨漂浮，含硅稍低，孕育剂硅量应少于3%，锰越低越好，应使Mn<0.04%，硫、磷应低，使S≤0.02%、P≤0.02％，这是因为硅可改善球铁组织和相应的塑性，Si=3.0～3.5%可得到全部铁素体组织。有研究指出，Si=2.6～2.8％时，铸铁具有最高的延伸率和冲击韧性，但硅在铁中的显微偏析随着含磷量的增加，这种偏析越严重，并对机械性能有不良影响，特别是当温度低于零度时影响更大，而含硫低可以选用低镁低稀土球化剂球化，并减少“黑斑”缺陷的产生，而“黑斑”主要是镁、铈硫化物和氧化物的聚集物，此外也要用低硅球化剂以保证可以进行多次孕育。对珠光体球铁而言，在生产时铸铁成份中锰可提高至0.8～1.0％，有些铸件如果是用作耐磨性曲轴时，锰可提高至1.2～1.35％，生产铸态珠光体元素铜。加入量大于1.8%时，它阻碍石墨球化，但促进基体完全珠光体化，一般球铁中铜含量应小于1.5%，锡是强烈的珠光体化元素，其对硬度的影响大于铜和锰，但Sn≥1.0%时使石墨畸变，因此其含量应限制在0.08％以下。1.1.3稀土在球铁中的作用稀土能促进镁合金的球化效果（球化率和球的圆整度），它对壁厚球铁件中防止球状石墨畸变的效果受到了重视，这也是国内外球化剂中都包含稀土的主要原因之一。在铸件中有些元素能破坏和阻碍石墨球化，这些元素即所谓的球化干扰元素，干扰元素分为两类，一是消耗球化元素型干扰元素，它们与镁、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等，使球化元素降低从而破坏了球状石墨形成；另一类是晶间偏析型干扰元素，包括锡、锑、砷、铜、钛、铝等在共晶结晶时，这些元素富集在晶界，促进使碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨，球化干扰元素原子量越大，其干扰作用越强，现在许多研究都已找到了干扰元素在铸铁中的临界含量，当这些元素含量小于临界含量时，并不能形成畸变石墨。在有干扰元素的铸铁中，加入稀土可消除其干扰作用，有研究报告指出在铸铁中干扰元素之和应小于0.10％即z=Ti+Cr+Sb+V+As+Pb+Zn+…<0.10%有研究指出，中和铁水中的Al、Sb、TI、Pb、Bi、等只要分别加入0.005～0.04%Ce即可，例如，中和Ti、Pb、Sb、Al等只要分别加入0.005~0.007%、0.014%、0.15%和0.008%的Ce即可。干扰元素在铸件壁厚，冷却速度慢的情况下破坏作用更大。干扰元素对球铁基体也有影响，Te、B强烈促进白口形成，Cr、As、Sn、Sb、Pb、Bi稳定珠光体，Al、Zr促进铁素体。值得注意的是，目前正在发展一些球化元素与干扰元素复合球化剂，以改善大断面球铁的处理效果及石墨球的圆整度。1.1.4球铁检测加强球铁检测是保证其质量的重要措施，目前正在研究发展线分析，即产品在生产过程中进行分析，以确定其质量，已有不少单位在大批量生产条件下利用超声波对铸件质量进行分析。在利用超声波测定铸铁组织时，片状石墨的声速为4500m/s、蠕墨铸铁为5400m/s、球墨铸铁5600m/s，此外在铸铁中高频衰减率的变化也可判断铸铁类型，球铁中心频率为5MHz而片状铸铁仅为1.5MHz。目前还有单位正在用超声波作球化级别的测定，已可测定合格的球化级别和不合格的产品（3级和4级之间），但还不能进行更细分级测定，此方法正在完善中。1．2奥——贝球铁20世纪70年代，荷兰、中国、美国彼此独立地，几乎是同时宣布各自研究成功了贝氏体球铁，中国研究成功的是下贝氏体，美国为下贝氏体＋马氏体，荷兰为上贝氏体＋奥氏体，荷兰成果最具代表性，即现在所称的奥——贝球铁。1977年M.Jokason宣布荷兰的KgmiKgmmene公司所属的karkkila铸造厂开发了一种特性优异的新型铸铁，即奥——贝球铁，并在1978年召开第45届国际年会上宣读了有关论文，此一发明在美、英、法、加等13个国家申请了专利（美国专利号：3860457，荷兰专利1996/72，原西德专利2852870），引起了各国重视，被誉为近几十年来铸铁冶金中的重大成就之一。奥——贝球铁兼备高强度、高韧性和高耐磨性。如英国的标准有NE-GJS-800-8，EN-GJS-1000-5，EN-GJS-1400-1。奥——贝球铁成份与常规球铁成份相同，球化剂和处理工艺也相同，其差别是必须进行等温淬火处理，等温淬火温度不同时可分别获得上贝氏体＋奥氏体，下贝氏＋奥氏体，下贝氏＋马氏体等不同基体。这种铸铁成本高、生产难度较大，目前应用面虽在不断扩大，但其总量并不大，被人们称之为21世纪材料。2．球化剂的现状球化剂是目前获得球铁的主要手段之一，在志包钢稀土一厂共同完成国家攻关课题“稀土三剂系列化”时，我校课题组对世界上100多个球化剂生产厂，国内主要合金生产进行调研，取得了英、美、法、德、日、前苏联、印度等十几个国家50多家合金生产厂的产品样本及国内主要球化剂生产厂的产品样本，为对比国内外球化剂性能及今后球化剂生产改进提供了依据。2．1球化剂的类型按生产方式分有下述几种(1)球化剂的类型包括镁硅系合金、稀土镁硅系合金、钙系合金(日本用的较多)，镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金。上述合金中目前世界上用的最为广泛的是稀土镁硅铁合金，但中国合金中RE/Mg的比值范围大(0.5~2.2)，国外的合金RE/Mg的比值范围小(0.1~0.3)。中国合金中稀土大于等于镁含量的占多数，小于镁含量的占少数，而国外(除前苏联一些合金外)球化剂合金中的稀土含量几乎都小于镁含量，因此稀土三剂系列化课题组建议除保留FeSlMg8E18外(此合金是效果优良的蠕化剂)，其它全部球化剂中RE/Mg≤1，随后修订的国家标准中采纳了这个建议。钙镁球化剂主要是日本生产和应用，如日本信越(SHIN—ETSU)生产的钙系合金NC5、NCl0、NCl5、NC20、NC25中镁含量从4~28％变动，但钙含量变化较小，其变化范围为20~31%；此类合金白口倾向小，但要求处理温度高，处理后渣量大。镍镁合金在美洲、欧洲均有应用，美国国际镍公司生产的镍镁合金最高达82~85%，其中Mg、Ca分别为13~16，及20，镍最低的57~61%(其中Mg4.0~4.5％，Ca<2.5，Fe32~36)。德国金属化学公司生产的镍镁合金中Ni47~51％，Mgl5~17％，C1.0％Si28~32%,RE1.0%余Fe。这些合金的优点是比重大，反映平稳，镍可起合金化作用，其特点是价格贵，这种合金在中国基本没有应用。镍硅系合金目前在中国基本上已不用。纯镁合金处理时要用专用的压力加镁包，镁的吸收率高，但处理安全措施要极为严格，生产中应用比例较小。稀土是发明球铁时使用的球化剂，它的发现推进了球铁工业应用的进程。但价格高，白口倾向大，过量会使石墨变态，现在己不作为球化剂单独使用，仅作为辅助球化元素。(2)压块状球化剂用镁粉和铁粉及所设计的硅含量直接加压成型，这种球化剂中含硅很低，通常称为低硅压块状球化剂，因而为后续的孕育提供了大的余地，有利于生产铸态球铁，但这种合金易漂浮，处理效果波动大，处理时最好跟块状球化剂混合使用。(3)包芯线型球化剂将镁粉、铁粉包覆在薄钢板或钢板中，将其快速送入铁水中达到球化目的，这种球化剂较贵，且设备投资大，但处理时合金吸收率高，因此处理球铁的总成本几乎没有提高。(4)粉状球化剂这种球化剂是俄罗斯的一个专利，使用时将镁粉与抑制剂混合放入包内，并使铁水从合金表面上流过，逐层与合金反映达到球化效果，这种专门工艺称之为MC。2．2球化剂的应用目前国内外在球铁生产中主要应用火法冶炼的合金，压块球化剂、包芯线球化剂、粉状球化剂应用的很少，火法冶炼的球化剂在生产中应用占90％以上，目前这类合金中增加Ba、Ca、Cu、Ni等以达到控制基体目的，对合金中的氧化镁含量已有限量指标。现对中国33个典型工厂和美国77个工厂生产球铁工厂进行对比分析。中国33个工厂的基本情况是：33个工厂总计有36个熔炉，其中电炉(中频、工频、电弧炉)9个占25％，冲天炉22个占61％，冲天炉一电炉双联熔炼厂4个占11％，高炉1个占3％，球铁处理温度大于1500℃，4个占11％，1450~1500℃，20个占56％，1350~1400℃，6个占16．7％，1300~1350℃，2个占5.6%；大于1270℃1个占2.7％；铁水含硫量小于等于0．03％占20％；处理方法中冲入法占94％，喷吹法占3％，压力加镁法3％，用量最大的6#合金Mg8RE8占46％，其次为Mg8RE5占37％，Mg9RE5占11％。美国77个工厂的基本情况是：熔化设备冲天炉占30%，感应电炉占63％，球化处理温度1482~1538℃占75%；原铁水在球化处理前有50％工厂采用预脱硫工艺，有90％的工厂S小于0．025%，球化处理方法中在美国大工厂中冲入法占36％，而小厂(小于200吨/周)冲入法仅占22％，压入法、多孔塞法、型内处理法、Tundish盖包法、压力加镁法则占绝大部分比重，使用的球化剂中含镁大于％的占8．2％Mg4~6％占63．3，含镁小于4％占16．4％纯镁占5％，其它的镁合金占8．2％。资料表明中国生产球铁方面还有不小的差距，美国生产的电炉可保证球化处理所需要的高温，一般经预脱硫，含硫量低，质量要优于我国处理球铁的质量，因此处理球铁可用低镁、低稀土球化剂，而且质量控制也严格，包括使用衰退时间控制器。我国从90年到现在球化剂生产已有了很大变化，稀土镁合金国家标准经过修订，对合金中的RE作了重大调整，除保留Mg8RE18以外，其它合金中Mg/Re均大于1，工厂使用的合金中稀土量有所下降，Mg8RE5—7的合金应用大量增加，电炉也增加了不少，但原铁水中的含硫量变化不大，预脱硫工艺未有效地推广，因此我国球化剂中Mg、BE仍处在较高的水平上，新的球化处理工艺在我国推广不多，如在美国占有很大比例的Tundish盖包法在我国几乎还未得到应用，这些都是我国球铁生产厂待解决的问题