稀土球化剂知道 稀土球化剂的质量和选用 球墨铸铁现在几乎在所有的铸铁厂都有生产,而作为生产球墨铸铁必 不可少的球化剂亦越来越受到普遍关注本文从球化剂的上产和使用 两个角度来探讨说明什么样的球化剂是好的,应该在铸造过程中热核 选用球化剂,也就是球化极品值得的判定和选用问题1、球化剂及球化元素的作用尽管国外球化剂的种类很多，但在我们国目前应用最多的还是稀 土镁类合金，现主要论述该类合金及其球化元素的作用 1、1球化元素及反球化元素1、1、1球化元素的作用球化元素是指那些能够促进石墨球状化、使石墨球生成或增加的元素球化元素一般有以下共同性质：（1） 元素最外电子层上有一个或两个价电子，次层有8个电子这 种电子结构使元素与硫、氧和碳有较强的亲和力，反映产物稳定，能 显著减少贴水中的硫和氧2） 元素在铁水中溶解度低，凝固过程中有显著偏析倾向3） 虽然和碳有一定亲和力，但在石墨晶格溶解度低根据以上特点，Mg,Ce,Y,Ca属于有效球化元素Mg：一是在铁水中蒸气压力髙，使铁水佛腾镁的原子量和密度比铁水小，熔点650度，沸点1108度，在铁水的处理温度下，镁产生的蒸气压力很髙（超过IMpa）.镁的熔解热为21J/g,蒸发潜热为406J/g。
因此，镁加入铁水时，要产生汽化，使铁水翻腾二是与硫、氧有很强的亲和力所生成的MgO和MgS熔点髙， 密度也远小于铁，容易与铁水分离，因此镁处理后的铁水， 硫和氧的含量都很低；三是在铁水凝固过程中有偏析于石墨的倾向，当其在铁水中 的残留量超过0.035%时，使末就可以球化，但当镁残留量超 过 0.07%时，一部分镁偏析于晶界，并于晶界中的碳、磷等 发生放热反应，生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等残留镁量更 多时，晶间碳化物增多鸥：稀土族元素对石墨球化有显著作用的是轻稀土元素中的铈和重稀土中的钇一是稀土元素的沸点均比镁髙，加入铁水中时，不会引起铁水 的翻腾和喷溅；二是铈和钇基稀土元素有比镁更强的脱硫脱氧能力，生成的硫 化稀土、氧化稀土等化合物熔点髙、稳定性好； 三是稀土元素与铁水中的球化干扰元素也能形成稳定的化合 物，因此含稀土的球化剂比镁球化剂的抗干扰能力强 稀土元素残留量对石墨球化有明显的影响轻稀土处理过共晶 铁水，当残留铈含量0.04%时，石墨就可以球化，而且很稳定； 处理亚共晶铁水时，轻稀土加入量要增加轻稀土处理得球铁， 石墨圆整度比镁处理得球铁要差，并出现碎块状石墨；另外轻 稀土处理得球铁白口倾向大，因此需要控制其加入量。
重稀土 钇本身熔点高，其脱氧除硫产生的氧化物、硫化物在高温下比 较稳定，因此其抗球化衰退能力很强1400 度的铁水保温1 小 时，球化率降低不超过 10%，含硫 0.06% 的铁水，用钇基重稀 土合金处理后，能得到完整的球状石墨铁水中残留钇 0.10—0.15%，石墨球化良好；低于此限度，随钇量减少一次出 现不规则石墨和 蠕虫状石墨；残留钇超过 0.15 而低于 0.30% 时，白口倾向逐渐增大，石墨圆整度变差，并在更高残留量时 出现 YTe4ca：钙在铁水中的溶解度很低，它对金相组织的影响是通过与氧和硫的结合而间接实现的与镁相比，钙与硫、氧的亲和力 更强，能够有效的脱硫除氧钙残留量很低时，石墨分枝倾 向增加，残留量较多时，可是使石墨尺寸减小，分枝倾向降 低钙残留量达到 0.2%时，白口倾向明显加大1、1、2 反球化元素（球化干扰元素）的作用 该类元素主要是指破坏和阻碍使石墨球化的元素，按其作用机理大概 可以分三类： 一是消耗型反球化元素，如硫、氧、硒、碲等，它们与镁、稀土元素 生成化合物，通过消耗球化元素来阻止球状石墨的形成 二是境界偏析的球化干扰元素，包括锡、锑、砷、铜、硼、钛、铝等， 这些元素富集到晶界，促使碳在共晶后期结晶时，形成畸形的枝晶状 石墨，如果这些元素含量较高，也可在共晶中期促成石墨畸变，形成 团状或厚片状石墨。
三是一些中间球化干扰元素，如铝、铋，它们在含量较低时主演通过 偏析作用促成石墨畸变，含量较高时也能消耗球化元素另外，反球化元素对球铁基体也有不同的影响Te\B强烈促进白口 的形成，As\Sn\Sb\Pb\Bi稳定珠光体，Al\Zr促进铁素体形成，Se 无影响1、2 球化元素的配置和球化剂的种类镁、稀土和钙，是目前公认的有促进石墨球化的能力，但如何结合工业生产实际来制备和使用，既保证球化剂的球化能力，又要在生产中 容易制取，原料经济，使用方便，便成为配制和使用球化剂的的原则 1、2、1 球化元素的配置——成分配制原则和特点:要有强烈的球化能力，这显然要以镁为主， 镁的沸点低，加入铁水中可以使铁水剧烈翻腾，反应上下均匀；配成 合金后增加比重，使其在铁水中不易上浮，可以减少镁的氧化和烧损——消化中和反球化元素能力，稀土元素有很强的脱硫除气、净化铁 水和消除反球化元素的能力，而且我国稀土资源丰富，获取原料成本 较低——球化剂反应平稳，易于操作钙虽然不能作为球化剂单独使用， 但用它和和镁、稀土配成复合球化剂，就既可以减少球化剂中 MgO 的 含量，使球化处理平稳，还可以减少因稀土造成的较大白口倾向。
因此，配制球化剂成分的原则和特点，就是要发挥各种球化元素的长处，来提高球化效果，并通过调整球化元素的含量来满足不同生产条件、不同结构铸件的需求1、2、2 球化剂的种类 按照球化和反球化元素配置的原则，国外曾先后开发了多种球化剂， 大体上有以下几种：————纯镁：这是国外常用的球化剂，国应用比较少压力加镁制 取球铁，优点和缺点同样明显————铜镁、镍镁：我国早期使用的该合金，但成本高，回炉料中 铜和镍积累难以控制，造成韧性下降————硅镁铁合金：一般镁含量最低 3.5—4.5%，最高 10—15%， 常用的合金是镁5—10%、硅42—47%,其余为铁含镁量越低，球化 反应越平稳，镁回收率越髙（含镁4%的能比9%个合金镁回收率提髙 10%），但是低镁球化剂是铁水的增硅量加大该球化剂是用于处理硫 和反球化元素含量较低的铁水,浇注中等断面厚度的铸件目前在国 要大批量用于制造球墨铸铁将会与我国铸造企业的生产条件和原材 料采购产生一定的矛盾————稀土镁类合金：包括稀土硅镁、稀土钙镁、稀土铜镁等合金， 是我国工程技术人员立足我国实际，在六十年代初研制开发的稀土镁 类系列合金球化剂，它们综合了各种球化元素的优缺点，尤其是稀土 镁钙合金，是目前国应用量大面广的主要球化剂,从而走出了一条适 合我国国情的球墨铸铁制造技术道路。
2、球化剂质量的生产控制要点 目前，国使用的稀土球化剂按照加工制造方法主要有火法冶炼、包芯 线法、压块法、机械混合法等，而火法冶炼是后面几种方法的基础， 也是生产稀土球化剂的主要方法利用该方法生产球化剂，质量控制 要点主要有以下几方面：2、1 原材料准备——稀土硅铁合金：这是球化剂中稀土元素的唯一来源,要求不潮湿、 不粉化、成份均匀、无夹杂物以含稀土 23-30%的稀土硅铁最为常 用有资料介绍高硅稀土硅铁（俗称一步法生产的稀土硅铁,含硅 55%）和常用的低硅稀土硅铁（俗称两步法生产的稀土硅铁,含硅 36-44%）用来生产球化剂,实验室条件下,所制取的球铁组织、性能 基本相当,都能满足生产要求只是前者抗拉强度稍高,后者铁素体 量较多,在使用时要加以注意当然,这还需要工业化批量生产的进 一步验证——金属镁：镁在合金中主要以Mg-Si合金相状态存在，这有利于减 少镁的氧化烧损合金中的镁还可以分为有效镁和无效镁，无效镁主 要就是指氧化镁，因此，要求原材料金属镁必须纯度高（一级镁，含 镁 99.7%以上），杂质少，不能氧化――硅铁：要求低铝，组织致密，无粉化、无夹杂物，国标75以下 牌号的硅铁难熔且杂质多，不宜使用。
——硅钙、硅钡：主要是要确定控制住合金中 Ca、Ba 的精确含量， 其加入量少了会增加无效氧化镁的含量，造成球化剂使用时燃烧剧 烈、白口倾向加大、衰退也快――废钢：一般使用碳素钢，硅钢也可以，禁止使用其他合金钢，因为其中的合金元素可能是反球化元素，生产是不好控制另外，要求 废钢无油无锈无污责，尤其是铁锈容易被镁还原为氧化镁2、2 熔炼过程控制 一是加料顺序要正确要注意不让镁和废钢铁料直接接触要让熔点 低的镁熔化后首先与硅作用生成Mg-Si相，以减少镁的烧损二是熔制的成分要均匀除利用中频炉的自身感应搅拌外，还要人工 适时适力的搅拌，以使合金成分在冶炼过程中均匀化冶炼过程中要 防止“跑镁”、“棚料”和“碰炉”现象发生三是合金锭厚要适当合金液体浇注冷却后的锭厚如果太薄，其表面 积大，合金冷却过程中容易造成更多的镁燃烧氧化，如果太厚，则因 为合金元素的比重不一样，容易造成凝固过程中成分偏析适宜的厚 度一般在 10—15MM四是筛分粒度要分级凝固后的合金锭在破碎筛分前要进行表面清理 氧化物、以及挑出夹杂物并根据用户的铁水包大小，把粒度分级包 装，但不能有合金粉子存在2、3 化学成分检验 一个合格的球化剂，除了外观致密、没有夹杂物等之外，更重要的还 是其化学成分的含量及均匀性。
球化剂中，除了常规的 Re,Mg,Si,Ca 等元素的分析之外，生产厂和使 用厂常常忽略了对合金中 MgO 的分析这也与没有统一的 MgO 国家分 析标准有关，同一种合金在不同的厂家用不同的分析方法，得出的成 分结论不一样这就要求合金生产厂和铸造厂用户要达成一个统一的 验收分析标准来共同遵守3、球化剂质量的评价 什么样的球化剂是最好的？这往往会成为诸多铸造厂的常年话题其 实，可以说，球化剂没有最好的，只有适合的，适合自己的就是最好 的那么，到底该如何评价球化剂的质量哪？ 有资料从球化元素在铁液中的反应热力学、反应动力学和球化剂生产 过程质量影响因素、铸造厂使用过程工艺影响因素，提出了判定球化 剂质量的标准如下：(1) 球化元素与铁水中硫、氧等元素的亲和力亲和力强，并与之 形成化合物，作为铁液凝固过程中的外来核心，如稀土、镁、 钙等球化元素2) 球化元素改变石墨形态由片状变为球状的能力3) 球化剂的密度、沸点均低于铁液密度小能够在铁液中自动上 浮，沸点低于铁液处理温度，镁能在该处理温度下转化为气态， 有自搅拌作用，从而改善球化效果4) 球化剂中氧化镁含量等于镁含量的 10%左右5) 球化剂致密、无偏析、无缩孔缩松、不粉化。
6) 球化剂粒度分布均匀，无粉状合金，钝角多变形颗粒为好7) 球化剂不同批次的成分波动要小上述条件基本涵盖了球化剂生产和使用过程中的质量要求，因此可以 作为供需双方判定质量的统一标准4、球化剂的选用以上球化剂的质量评价标准，也可以说就是我们选用球化剂的依据， 但那是按照普遍原理、普遍现象来说明，具体到球化剂的选用问题， 现按照我们铸造厂的习惯来进行分析铸造厂在球化剂使用中遇到最多的普遍问题主要有：(1) 球化剂成分不准，并且波动2) 球化剂粉化合金粒度不合要求3) 球化剂不致密、上浮快，烧损严重4) MgO 含量过高，反应过于激烈，球化处理不良，球化剂加入量过 大5) 球化处理后衰退快6) 球化后白口倾向大那么，究竟选用什么样的球化剂才可以避免以上问题哪？ 这当然要根据本厂的熔炼条件、铸件结构、组织和性能要求等条件， 具体问题具体分析为了叙述方便，本文按以下类型划分4、1 熔炼条件冲天炉熔制球铁，在我国约有80%比例的企业采用，因为冲天炉铁水温度低、含硫及其他杂质高，需要球化剂较强的脱硫和去渣能力，因 此宜选用高牌号的球化剂，如FeSiMg10Re7,FeSiMg8Re7,。