球墨铸铁球化处理和孕育处理

　　球铁抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。虽然球铁的这些机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予球铁许多为钢所不及的性能。如良好的、高消振性、低缺口敏感性以及优良的切削加工性能。此外，球铁的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好，由于石墨结晶时体积膨胀，所以传送收缩率小，其铸造性能优于钢。
　　由于碳、硅含量高，球铁具有良好的流动性和自补缩能力，也正因为球铁铸造过程中有石墨颗粒的形成，所以球铁与钢在铸造工艺和铸造性能上有很大的差异。
1、炉前处理—球化处理和孕育处理
　　炉前处理是指铁水浇注前或浇注过程中以适当方法把球化剂和孕育剂加入铁水的过程，这是熔制球铁的特有工序。为使铸铁中的石墨结晶成为球状，在铁液中需要添加镁、稀土合金和钙等球化剂。
　　目前常用的球化剂加入方法有冲入法、压力加镁法、镁丝法、GF转包法、钟罩压入法、型内球化处理法等。球化剂和球化剂加入方式的合理选择将直接影响球化元素的吸收率，终影响石墨颗粒的圆整度及分布情况。
　　铁水加入球化剂后，共晶过冷明显增加，白口倾向增强，如果不进行孕育处理，将成为含有少量石墨球的麻口铸铁。进行孕育处理不仅能白口，降低铸件壁厚对组织的敏感性，而且能增加石墨球数，提高球状石墨的圆整度。
2、石墨颗粒在球铁中的冶金形成过程
　　石墨球是球铁特有的组成相。石墨晶体具有六方晶格结构。单元晶格包含两个六方晶面(基面)和六个棱柱面，基面的碳原子以结合力较强的共价键联结形成结合牢固的原子层。相邻基面的原子层之间则以结合力较弱的极性键结合。石墨的形成过程符合一般晶体结晶规律，要经过形核和生长两个阶段。铁水内的某些杂质微粒、硫化物和氧化物都可能成为石墨的形核基质。当铁水的碳活度达到   程度，碳原子移向形核基质，并在其上沉积形成石墨微晶。这种微晶达到   尺寸后成为的石墨结晶核心。石墨结晶核心中存在许多晶体缺陷如螺位错和旋转孪晶，为石墨生长提供了   的生长台阶。
　　由铁水中析出的球状石墨是由一些呈辐射状生长的单锥形单晶体组成。石墨球表面被垂直与球铁半径的(0001)晶面包围，角锥形单晶体均由一个共同核心开始生长，即单个角锥形晶体优先在晶向以螺旋方式均衡生长。石墨晶体螺旋生长的同时，旋转孪晶生长台阶的晶向生长也在进行，只是生长速度较低。球状石墨内部呈年轮状的晶体层厚度可以反映晶向生长速率的大小。晶体层较厚表示生长速率较高126，271。
　　球铁在浇注过程中会出现缩孔与缩松、球化不良和球化衰退、皮下气孔、夹渣、石墨漂浮以及反白口等铸造缺陷，这些缺陷将严重影响球铁的后续加工和使用。目前，主要通过调节化学成分，进行孕育处理以及改进浇注工艺等措施来减少和避免上述缺陷的形成。值得一提的是，在塑性加工过程中，可以使铸件中缩松等缺陷焊合，使铸件晶粒细化，成分均匀，所以，塑性加工对球铁铸造缺陷也有非常积极的作用。