球化剂在铸铁中的作用是什么？

球化剂是铸铁生产中至关重要的添加剂，其核心作用是促使铁水中的石墨从片状形态转变为球状，从而显著改善铸铁的性能。以下是球化剂在铸铁中的具体作用及相关原理： 

一、促进石墨球化，改善力学性能 作用原理：在普通灰铸铁中，石墨以片状形式存在，会割裂金属基体，形成应力集中点，导致材料脆性大、强度低。球化剂（如稀土元素、镁、钙等）能吸附在石墨结晶前沿，抑制石墨沿单一方向生长（如片状生长），转而以各向同性的方式生长，最终形成球状石墨。 性能提升：球状石墨对基体的割裂作用大幅减弱，使铸铁的抗拉强度、塑性和韧性显著提高（例如，球墨铸铁的抗拉强度可达 400-700 MPa，远超灰铸铁的 100-250 MPa）。球状石墨减少了应力集中，提升材料抵抗疲劳断裂的能力。 

二、稳定石墨形态，抑制不良组织 防止片状石墨生成：铁水中若存在硫、氧等杂质，易促进石墨形成片状结构。球化剂中的镁、稀土等元素能与硫、氧结合生成稳定化合物（如 MgS、Ce₂O₂S 等），降低杂质含量，抑制片状石墨的形成。 抑制渗碳体（白口）析出：部分球化剂（如稀土）可阻碍铁碳合金中渗碳体的形成，促进石墨化，避免铸件出现硬而脆的白口组织，改善加工性能。 

三、影响铸铁的铸造工艺性能 铁水流动性：球化处理后的铁水黏度略有增加，但球状石墨的形态使铁水在凝固过程中收缩率更均匀，有利于防止缩孔、缩松缺陷，提升铸件成型质量。 冷却速度敏感性：球化剂可降低铸铁对冷却速度的敏感性，使铸件在不同壁厚处均能形成球状石墨，避免因冷却不均导致的组织差异（如厚壁处出现粗大石墨或薄壁处出现白口）。 

四、使用球化剂的注意事项 残留量控制：球化剂加入量不足会导致球化不良（如出现团状、蠕虫状石墨），过量则会引起铁水白口倾向增大或石墨畸变（如碎块状石墨），需通过炉前检验（如三角试片、金相观察）精确控制残留量（如镁残留量通常控制在 0.03%-0.08%，稀土残留量 0.02%-0.05%）。 

处理工艺：球化处理需在铁水出炉后立即进行（避免镁挥发失效），并配合孕育处理（如加入硅铁合金），促进石墨细化和均匀分布。 杂质控制：严格控制铁水中硫、磷含量（硫≤0.02%，磷≤0.08%），避免消耗过多球化剂或导致球化失败。