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球化剂是为获得球状石墨铸铁而加入铁液内的某些金属或合金。中国普遍使用的是硅铁稀土镁球化剂。[1]
中文名
球化剂
外文名
nodulizer
目的
为获得球状石墨铸铁
主要成分
镁、稀土、硅、钙、钡、铁等
类型
镁硅系合金、稀土镁硅系合金等
产品简介
使铸铁中的石墨结晶成球状的添加剂，谓之“球化剂”。“球化剂”的主要成分是球化元素，如Mg、Ce、Ca等。球墨铸铁中的球状石墨就是铸铁铁液经球化处理后而成，使其强度大大高于灰铸铁，韧性优于可锻铸铁，同时还能保持灰铸铁的一系列优点。但球墨铸铁熔铸时所使用的“球化剂”能增加焊缝产生“白口”和淬硬组织的倾向，使焊缝及热影响区(尤其是熔合区)诱发裂纹。故球墨铸铁的焊接性要比灰铸铁更差。[2]
我国普遍使用的球化剂是硅铁稀土镁合金，国外大都采用镁系球化剂(纯镁和镁合金)，少数国家则采用钙系球化剂。[1]
球化剂的发展对促进球铁生产起着重要的作用。铈是很早被确认的球化剂，当时铈的来源稀少，对铁水成分要求苛刻，使铈球铁无法用于工业生产。镁球化剂才使球铁获得工业规模的生产应用，由纯镁到镁镍、镁铜、镁硅铁合金球化剂的发展，促进了球铁生产的扩大。稀土镁硅铁球化剂的发展使我国球铁生产基本上立足于国内资源，建立了我国的稀土镁球铁系列，扩大了生铁的使用范围，提高了球铁铸件性能和质量，使球铁生产更加蓬勃发展。钇重稀土的应用为发展新型复合球化剂创造了条件。各种球化元素的综合利用，将为球铁生产的进一步发展和提高创造良好条件。
对球化剂的基本要求是。
(1)球化能力强；
(2)资源丰富、价格低廉、易于熔制；
(3)对各种成分(如共晶度、含硫量、含反球化元素及合金元素)和温度的铁水适应能力强；
(4)球化反应动力学条件好，反应又比较平稳，反应产物易于排除，用量少，降温少，球化处理工艺性好。[3]
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。其中**为广泛的是稀土镁硅铁合金，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%(质量分数)变动，但钙含量变化较小，其变化范围为20%～31%(质量分数)；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，这些合金的优点是相对密度大，反应平稳，镍可起合金化作用，价格贵，这种合金在中国较少应用。纯镁合金处理时要用专用的压力加镁包，镁的吸收率高，但处理安全措施极为严格，生产中应用比较少。
稀土是发明球墨铸铁时使用的球化剂，它的发现推进了球墨铸铁应用的进程。价格高，白口倾向大，过量会使石墨**，现在已不作为球化剂单独使用，仅作为辅助球化元素。
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，有利于生产铸态球墨铸铁，但这种合金易漂浮，处理效果波动大，处理时**跟块状球化剂混合使用。将镁粉、铁粉包覆在薄钢板或钢板中，将其快速送入铁液中达到球化目的。这种球化剂较贵，且设备投资大，但处理时合金吸收率高，因此处理球墨铸铁的总成本几乎没有提高。粉状球化剂使用时将镁粉与抑制剂混合放人包内，并使铁液从合金表面上流过，逐层与合金反映达到球化效果，这种专门工艺称之为MC。[4]
制作原则
(一)金属炉料中干扰球化元素的含量
(1)生铁中
含量较高，如
生铁，球化剂应含有适量的稀土。
(2)当炉料中干扰元素含量较高时，应选用含稀土较高的球化剂。
(3)用高纯生铁T<0.1%(Ti、Cr、Sn、V、Sb、Pb、Zn)可以用镁硅铁合金球化剂。
(4)球化剂中稀土含量应保证球化后山(RE。)≥0.4%～0.024%。
(二)原铁液温度和硫含量
高温低硫铁液，选用低镁低稀土球化剂。如电炉铁液1460～1520℃，
0.02%～0.04%，可选用FeSiMg8RE3、FeSiMg7RE2；
≤0．02%，可用FeSiMg6RE2。
(三)生产工艺及铸件的要求
铸态铁素体球墨铸铁选用低稀土球化剂，厚大断面球墨铸铁选用钇基重稀土球化剂，铸态珠光体球墨铸铁可用含cu、含镍球化剂。
(四)球化工艺
比较常用的球化工艺是冲入法，广泛适合各种温度和含硫量的铁液球化及各种批量生产的各类铸件。
目前国内外在球墨铸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、Pb、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。[4]
控制指标
影响球化剂质量的因素有：成分、粒度、形状、密度、
含量等。
(1)球化剂成分不准。
(2)球化剂粉化，合金粒度不合要求。
(3)球化剂密度波动大、有些球化剂上浮快，反应过于激烈，安全无保证。
(4)
含量过高，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。
一是合金生产厂提供质量合格的产品。首先要完善氧化镁分析，严格控制原辅材料，控制促进合金粉化的元素和干扰元素，加强管理；二要严格执行准确的熔炼工艺，控制好影响球化剂质量的主要指标；三是提供用户所要求的粒度；四要生产的工人进行培训，让工人懂得合金特性及准确的使用方法。生产中的问题与生产工人素质直接相关。需要合金生产厂家和使用厂家的配合，普及提高对球墨铸铁的认识和生产技术水平。[4]
应用
铸铁铸造领域。
含镁量4%、5%、5.5%属于低镁球化剂，RE在1%－2%之间，多用于中频炉熔炼、低硫铁液的球化处理。它具有球化反应和缓、球化元素易于充分吸收的优点。 含镁量6%、7%属中镁系列球化剂，多用于冲天炉、电炉双联熔炼，或中频炉熔炼珠光体型铸态球墨铸铁铸件。根据铸件壁厚和原铁水含硫量，确定合适的球化剂加入量，适用范围广，球化处理工艺宽泛。 高镁系列球化剂，适合冲天炉熔炼、含硫量0.06%－0.09%的铁液，加入量在1.6%－2.0%之间。 低铝球化剂使用于容易产生皮下气孔缺陷的铸件，以及对铁液含铝量有要求的铸件。 纯Ce、纯La生产的球化剂，球化处理后铁液纯净夹杂物少、石墨球圆整。钇基重稀土生产的球化剂适合于大断面铸件，延缓球化衰退、防止块状石墨。含Sb球化剂用于珠光体型球墨铸铁。 低硅球化剂适用于使用大量回炉料的铸造工厂；镍镁球化剂则用于高镍奥氏体球墨铸铁
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