王清健1，杜永红1，令军科1，解戈奇2，3
（1.陕西金鼎铸造有限公司，陕西宝鸡 722408；2. 西安远大铸造材料技术有限公司，陕西西安 710077；3. 陕西远大新材料技术有限公司，陕西西安710077）
摘要：不同厂家所生产的相同成分的球化剂，可能因生产工艺、技术水平等因素，导致MgO含量有所不同，因此，即使按同一工艺在生产中运用，获得的石墨球数量及力学性能、废品率均有差异，选择含MgO低的球化剂，对生产出性能优良的铸件非常重要。
关键词：球化剂；MgO含量；石墨球数量；强度；延伸率；气孔
作为生产球墨铸铁必不可少的球化剂越来越受到普遍关注。我们在选择球化剂的时候，可能面临着这样的困惑：相同成分的球化剂，厂家不同，即使按同一工艺在生产中运用，获得的金相组织及力学性能等仍有一定的差别。它们具体差别在什么地方，是什么原因形成的，为了搞清楚原因，我们根据西安远大和国内某厂提供的相同成分的球化剂，从使用角度做如下对比试验。
1试验方法
中频炉熔化，采用包底冲入法进行球化。
1.1球墨铸铁球化剂、孕育剂组合
球化剂（粒度5.0～25.0mm）成分，见表1。
表1 球化剂成分
|
Mg（%） |
RE（%） |
Ca（%） |
Si（%） |
Al（% |
Fe |
|
4.8～5.2 |
1.8～2.2 |
1.8～2.2 |
44.0～46.0 |
0.6≤ |
余量 |
（1）炉前孕育(一次孕育）
孕育剂成分：Si68.0%～72.0%、Ba1.0%～3.0%、Ca1.0%～2.0%、Al1.2%～1.8%。粒度3.0～10.0mm，孕育剂加入量0.4%～0.5%。
使用方法：炉前出铁时随铁水流冲入包内，搅拌后扒渣。
（2）瞬时孕育(二次孕育）
孕育剂成分：Si66.0%～72.0%、Ba1.0%～3.0%、Ca1.0%～2.0%、Al1.0%～1.8%。粒度：0.1～0.7mm, 瞬时孕育剂加入量0.1%～0.15%。
1.2使用方法
（1）使用浇注机时，按规定设定孕育给料机速度,使孕育剂加入量控制在0.1%～0.15%范围内。
（2）大包倒小包时，瞬时孕育剂定量加入小包内，大包铁水冲入搅拌后扒渣浇注。 （注意，浇注时随流孕育剂进入型腔时间一定要比铁水流滞后1～2s左右，防止先进入型腔凉铁水熔化孕育剂困难，造成夹渣及硬质点等缺陷）。
两个厂商球化剂成分，见表2。
表2 两个厂商球化剂成分 （WB/%）
|
厂商 |
牌号 |
Mg |
Re |
Ca |
Si |
Al |
粒度 |
|
西安远大 |
KT-4 |
4.88 |
1.87 |
1.95 |
45.6 |
0.4 |
5～25mm |
|
国内某厂 |
Mg4RE2Ca2 |
4.89 |
1.87 |
1.93 |
45.38 |
0.43 |
5～25mm |
根据不同厂商球化剂按同一工艺浇注同一铸件（轴承座），在生产中试验，统计缺陷情况，并且每一包于球化爆发毕计时，第12min浇注一组Y型试块，从试块上取样进行金相及性能分析。
2试验结果及分析
（1）残留Mg衰退情况对比，球化率采用全自动球化率分析仪NAP-01进行检测，见表3。
表3 Mg衰退、球化率汇总表
|
产品名品 |
出铁重量 |
间 剂加入量 |
球化球化反应时 |
出铁温度 |
球化率 |
浇包号 |
TP数据 |
①球化包内 |
②第一箱 |
③浇注第4分 |
④浇注第8分 |
⑤浇注第12分 |
末箱(第
15分) |
残留Mg%球化毕与末箱差值 |
|
西安远大KT-4 |
1358 |
14 |
105 |
1515 |
90 |
1 |
残留Mg% |
0.036 |
0.030 |
0.032 |
0.033 |
0.029 |
0.030 |
0.006 |
|
|
1340 |
14 |
98 |
1504 |
90 |
2 |
残留Mg% |
0.039 |
0.036 |
0.032 |
0.033 |
0.035 |
0.035 |
0.004 |
|
|
1324 |
14 |
100 |
1509 |
90 |
3 |
残留Mg% |
0.035 |
0.034 |
0.033 |
0.031 |
0.032 |
0.031 |
0.004 |
|
|
1350 |
14 |
110 |
1507 |
90 |
4 |
残留Mg% |
0.038 |
0.036 |
0.037 |
0.037 |
0.032 |
0.029 |
0.009 |
|
|
1362 |
14 |
105 |
1506 |
90 |
5 |
残留Mg% |
0.034 |
0.034 |
0.028 |
0.033 |
0.032 |
0.031 |
0.003 |
|
国内某厂Mg4RE2Ca2 |
1354 |
15 |
84 |
1502 |
85 |
1 |
残留Mg% |
0.040 |
0.037 |
0.035 |
0.035 |
0.031 |
0.030 |
0.010 |
|
|
1338 |
15 |
77 |
1507 |
85 |
2 |
残留Mg% |
0.041 |
0.032 |
0.038 |
0.033 |
0.028 |
0.030 |
0.011 |
|
|
1330 |
15 |
81 |
1508 |
85 |
3 |
残留Mg% |
0.038 |
0.033 |
0.036 |
0.033 |
0.031 |
0.031 |
0.007 |
|
|
1358 |
15 |
71 |
1506 |
85 |
4 |
残留Mg% |
0.042 |
0.035 |
0.039 |
0.035 |
0.031 |
0.031 |
0.011 |
|
|
1336 |
15 |
74 |
1500 |
90 |
5 |
残留Mg% |
0.046 |
0.036 |
0.035 |
0.037 |
0.032 |
0.032 |
0.014 |
从爆发毕至浇注15min, 西安远大球化剂残留Mg每包平均衰减0.0052%，国内某厂球化剂残留Mg每包平均衰减0.0106%。
西安远大球化剂平均爆发时间为103.6s，国内某厂球化剂平均爆发时间为77.4s。
西安远大球化率平均为90%，国内某厂球化率平均为86%。
（2）同部位石墨球个数对比，见表4、表5，图1。
表4 平均石墨球数
|
厂商 |
平均石墨球数 |
|
国内某厂Mg4RE2Ca2 |
440 |
|
西安远大KT-4 |
480 |
图1 对比图
表5 西安远大球化剂与国内某厂球化剂同部位石墨个数对比
（3）力学性能结果，见表6。
（4）加工缺陷比较，如表7所示。
3 .结果比较和分析
3.1结果比较
（1）西安远大提供的球化剂生产出的铸件，石墨球径更小数量更多，比国内某厂球化剂石墨球数增加9%。
（2）用量更少，比常规球化剂用量减少7%。
（3）球化率较高，均达到了90%以上。球化衰退更慢。
（4）性能更优，强度、延伸率均好于国内某厂。
3.2结果分析
从两个厂商提供的球化剂外观来看，颜色、大小、致密性等基本相同，并无明显区别。为进一步分析造成结果差异的原因，根据2004年修订的国家标准[1]，球化剂中MgO含量应≤1.0%的要求，采用化学分析法对MgO进行检测：西安远大KT-4型球化剂的MgO为0.38%，而国内某厂Mg4RE2Ca2型球化剂的MgO为0.59%，这可能是两个厂家球化剂生产铸件产生石墨球数、性能差异的根本原因。
球化剂中的镁含量是有效镁+氧化镁含量，但生产厂家提供的检测报告中，一般只标注镁的总含量，没有标注氧化镁的含量。实际上，氧化镁对球化效果及金相性能影响较大。氧化镁在铁水中属无效镁，直接减少了有效镁的含量，如果氧化镁含量高就意味着有效镁含量低，球化能力随着氧化镁的增加而降低。只有有效镁越高，石墨球才更多，更圆整（在生产工艺相同的情况下）。同时，这种无效镁的增加，残留在铸件中造成铸件气孔、夹渣增多。因此，在含镁量相同的球化剂中，它们的球化能力及金相性能及气孔、夹渣缺陷随着含MgO量不同而不同。
4结论
一个合格的球化剂，除了外观致密、没有夹杂物之外，更重要的是其化学成分的含量及均匀性。除了常规的Mg、Ce、Si、Ca等元素，生产厂和使用厂应加强对MgO的分析和检测，较低的MgO不仅可可以提高球化效果，延长爆发时间，提高力学性能，因此选择较低的MgO的球化剂，对生产优质铸件至关重要。
参考文献：
[1] 2004版《铸造行业标准规范汇编》
[2] 赵建康.铸铁铸铁及其熔炼[M].北京：机械工业出版社，1981.
[3] 董若璟.冶金原理[M].北京：机械工业出版社，1981.
