形成蠕虫状石墨的工艺条件

未做任何处理的商业成分铁液，过冷度与S、O含景均达不到形成蠕虫状石墨的要求，所以，为使石墨生长成蠕虫状，必须对铁液做蠕化处理。目前，在所有的处理工艺中，原则上可划分为亚球化处理及反球化处理两大类型。

1亚球化处理向熔液中添加低于处理球墨铸铁所要求的球化元素数量，使之达不到完全的球化程度，从而制得中间态石墨的处理称亚球化处理。使用的球化元素有：Mg、Ce、Ca。单独用少量的Mg对铁液进行亚处理，可制得蠕虫状石墨。这种方法对原始硫量的范围限制严格，但是，对电炉熔化日益增多的今天，推荐用单一镁作蠕化元素。例如国际上较推荐使用SinterCast二次处理工艺（指先用SiFeMg及75SiFe处理，将Mg控制在下限，然后用喂丝法增补Mg、Si含量的方法）。这种工艺的优点是生产稳定、易实现自动化以及不含Ti，从而消除TiN、TiC对加工性的危害；单一铈或含Ce的稀土也是好的蠕化元素。用以Ce为主要成分的稀土（RE）作蠕化处理的优点是蒸气分压低，容易控制，反应产物比重大，不易上浮衰退。但是，Ce的激冷倾向强烈，容易生成白口。各单质稀土的蠕化能力不同，也最宽；Ca的球化能力比镁和稀土弱，能延缓石墨由蠕虫状转变到球状的过程，放宽合金加入量的范围。此外，Ca的激冷倾向比Mg、RE小，故用Ca处理可制得薄壁蠕墨铸铁。Ca的缺点是易生成高熔点硫、氧化合物，包覆合金表面阻止继续反应或粘结成块。其次，钙原子半径较大，扩散困难，要求较高的处理温度。

2反球化处理借助反球化元素的干扰作用使球状石墨向蠕虫状转化的工艺称反球化处理工艺。在众多的反球化元素中，Ti、Al是常用的元素，因为干扰能力弱，反球化作用温和，允许的临界含量大，便于控制。此外，Al在降低激冷倾向的同时，不太增加形核率。对提高蠕墨数量有利。反球化元素的临界含量与它们在奥氏体的平衡分配系数有关，见图1。由图可知，平衡分配系数越小的元素，其允许临界含量则越少，它的干扰作用越大。Al、Ti的平衡分配系数大于Sb、As、B、Pb，所以允许的临界含量相应也大。

3冷却速度随冷却速度即热学过冷度增大，石墨逐渐向球状转化，导致蠕墨铸铁中的石墨球数增多，使蠕墨比例降低。所以，薄壁蠕墨铸铁的制取相对要比厚壁困难。如果用稀土合金处理3.5mm的蠕墨铸铁铸件，石墨将全部变成球状。但对壁厚为350-550mm的蠕化剂的种类及组成100t大型铸件，蠕化率仍能达到满意要求。

图1    反球化元素的临界含量与在奥氏体的平衡分配系数的关系

图2    S的加入量与铁液残余Mg量的关系