球状石墨生长的工艺条件

为使灰铸铁的片状石墨转变成球状石墨必须满足如下工艺条件：

1低的硫、氧含量只要将硫量控制在极低的数值，不加任何球化元素可生长出球状石墨。S的质量分数为0.001%时，在快速冷却条件下石墨长成球状；如果w（s）>0.004%则必须加球化元素。氧也是强烈破坏石墨成球的元素。一般灰铸铁铁液中氧的体积分数为(35-60)*10^-4，球墨铸铁中含氧的体积分数仅为(3-8)*10^-4。当用纯铁、纯碳及纯硅炉料，并在真空下熔化处理2h，将氧量降到极低水平，即可制得球墨铸铁。

2添加球化元素铸铁的硫、氧含量普遍超过石墨成球所要求的数值，故要使商业铸铁石墨得到球化，必须添加球化元素。球化元素分为三组：

第一组镁、钇、铈、钙以及镧、镨、钐、镝、镱、钬、铒。

第二组钡、锂、铯、铷、锶、钍、钾、钠。

第三组铝、锌、镉、锡。

第一组球化能力最强；第二组次之；第三组最弱。当用镁作球化元素时，第三组元素往往产生反球化作用。

具有强球化能力的元素（第一、二组）有下列共同特点：与硫、氧有高的亲和力，能强烈的脱硫去氧；在铁中的溶解度低；凝固过程中有明显的偏析倾向；与碳有一定的亲和力。在所有的球化元素中，镁的球化能力最强，获得的石墨最圆整，故用纯镁生产的球墨铸铁的力学性能最好。球化元素如Mg、Ce、Y、Ca应保持一个最佳的含量。含量过大时，易促使石墨发生畸变，Mg的质量分数大于0.08%时形成MgC²、Mg²C³化合物，石墨形态除球状外，在靠近化合物旁边伴有片状、蟹状石墨生成，此时的石墨球向开花状发展。此外，由于Mg被消耗，石墨球数减少。Ce、Y与Mg类似，过量时也产生反球化作用。

3限制反球化元素硫和氧是铸铁中常存的反球化元素。此外，钛、铝、硼、砷、铅、锡、锑、铋、碲、硒等则属于铁液内偶然存在的反球化元素。

4保证必要的冷却速度冷却速度对石墨的球状生长起着重要作用。纯Fe-C、Fe-C-Si、Ni-C熔体，在极高的冷却速度下结晶时，可不加!"处理而制得球状石墨。例如，真空下熔化纯Fe-C合金，冷却速度达20℃/s，有些石墨可生长成球；大气下熔化则要求冷却速度为20℃/s。对于含S的铁液，S的允许界限也受冷却速度影响，w（S）<0.001%冷却速度为30-40℃/s；当5的质量分数增加到0.007%时，要求冷却速度升高到60℃/s石墨方能成球。