鑄鐵孕育機理(modifyingmechanismofcastiron)

孕育是利用添加劑直接和間接地促進石墨化，使碳原子不以，

滲碳體的形式，而以石墨的形式結晶。最常見的孕育理論有核心理論、吸附薄膜理論和氣體理論3種。也有的把孕育機理分為直接系、間接系、脫硫系和脫氧系4種。

核心理論認為孕育劑加入鐵水后，由于形成一種難熔的、并具有高彌散度的懸浮物質，這些起著石墨結晶的核心作用，因此得到細小而均勻分布的片狀石墨組織?！肮杷猁}”理論(又稱濁化理論)認為孕育作用是由于硅加入鐵水中引起脫氧作用：2Fe0+si=SiO₂+2Fe+15045kJ反應生成的SiO₂和所剩FeO組成復合的硅酸鹽，成為難熔的高分散度的石墨結晶核心。實驗證明，經過硅處理后的鐵水如在硅完全熔化前就澆注凝固，則在未完全熔化的固體硅周圍，發現大量的石墨核心，而且在這個區域，含硅量顯著偏高，這說明鐵水加硅后，由于硅在鐵水內分布的不均勻性，而生成大量石墨核心，而起孕育作用。這種理論勢必導致只有硅的存在才能起孕育作用，事實則不完全這樣。有人經過試驗認為：即使硅酸鹽能作為石墨化非自發晶核的話，那么這些晶核本身的晶格的點陣結構和大小應與石墨結晶相適應，否則雖有大量的難熔高分散度的硅酸鹽形成物懸浮在液態鐵水中也不能促使石墨析出。因此鑄zhu產生了“石墨核心論”，認為熔煉鑄鐵時，由于生鐵原料中高熔點的石墨片，不能完全熔化而成為一些超顯微的石墨核心或碳原子群存在于鐵水中，當鑄鐵結晶時，碳原子即以此為核心聚積其上而起石墨核心的作用。過熱溫度愈高使核心熔化的愈多，故石墨化作用逐漸衰退，化合碳漸漸增多。這一點與生鐵的遺傳性是相符合的。當孕育劑中的硅加入后，造成了硅組分在許多顯微體積內分布不均勻，有的地方硅分高，有的地方硅分低，如局部的碳當量超過共晶成分時，則這些局部地區結晶時就會有初生石墨出現，將成為石墨化結晶核心，促進了石墨化而起到孕育作用。液態保溫時間愈長，則這種不均勻性通過擴散而逐漸減小，使孕育作用逐漸減弱。這個理論認為核心來自石墨本身。采取液態孕育也增加了硅分的不均勻性，這也有助于這種理論。它沒有強調只有硅鐵合金才能作為孕育劑，認為只要能使碳硅不均勻性增加的物質都可作為孕育劑，這就打破了只有硅才能作孕育劑的觀點(見鑄鐵碳當量)。

吸附薄膜理論石墨化過程與其他結晶過程相似，都包括晶核生成和晶體長大兩個階段。所以有人從石墨結晶的長大方面研究孕育理論，認為孕育劑加入鐵水后，則孕育劑本身或它的反應產物成為一種表面活性物質，吸附在石墨核心的周圍，從而減小了石墨的生成速度，因此從結晶核心出現到結晶全部完成的時間延長了，會更多地出現石墨核心，石墨細化了。換句話說，由于表面活化物質的吸附，改變了石墨一液相之間的表面能值，使其表面能下降，系統穩定性增加。因、之過冷度加大，有更多的晶核出現，石墨片更加細化。這個理論是從結晶學的全面觀點提出來的。它難以解釋孕育作用有時問性、液體孕育和加入孕育劑過冷度減小而不是加大等事實。

氣體理論認為孕育劑加入鐵水中，主要的作用是減少溶于金屬液中氧、氫、氮氣體的含量，因而促進石墨化，起孕育作用。其中最流行的是脫氧理論，認為孕育作用的產生是由于脫氧造成的，不但脫氧的鐵水石墨化作用加強并且脫氧產物加多了核心，使原組織白口、麻口變成細灰口。對于孕育作用有時間性，認為剛加入孕育劑時氧大量脫除，故石墨化作用增強；隨著時間的延長，氧氣又重新進入鐵水，從而孕育作用由強減弱。對于鐵水過熱現象則認為溫度升高，氧在鐵水中溶解度增加，因此孕育作用減低，化合碳增多。這個理論的基礎是認為氧妨礙石墨化。這個理論無法解釋加鋁的脫氧作用比硅鐵強，但其孕育作用卻不如硅鐵；相反地有人還發現鋁有時卻能稍微增加白口。與上述理論并存的還有氫氣理論和氮氣理論，認為孕育劑能除去氫、氮。

Ca+2C=CaC₂CaC₂+2H=Ca+C₂H₂N₂+3Ca=Ca₃N₂N₂+CaC₂=CaCN₂+CN₂+3Si=Si₃N₂以上式子說明加入孕育劑后能脫氫和脫氮。因為氫和氮是比較強的碳化物穩定元素，至于其他現象的解釋基本與脫氧理論相似，對液體孕育等都不好解釋。

關于孕育機理直到90年代中還是沒有一個完滿的理論。但對于下述兩點還是比較清楚的：(1)由于孕育作用而引起的變化，比任何工藝都更有效地防止析出共晶滲碳體，使凝固組織成為均勻的A型石墨組織。(2)具有孕育效果的元素多為促進石墨化元素，而且是容易形成氧化物、氮化物、硫化物等的元素(見孕育鑄鐵)。