球狀石墨生長的工藝條件

為使灰鑄鐵的片狀石墨轉變成球狀石墨必須滿足如下工藝條件：

1低的硫、氧含量只要將硫量控制在極低的數值，不加任何球化元素可生長出球狀石墨。S的質量分數為0.001%時，在快速冷卻條件下石墨長成球狀；如果w（s）>0.004%則必須加球化元素。氧也是強烈破壞石墨成球的元素。一般灰鑄鐵鐵液中氧的體積分數為(35-60)*10^-4，球墨鑄鐵中含氧的體積分數僅為(3-8)*10^-4。當用純鐵、純碳及純硅爐料，并在真空下熔化處理2h，將氧量降到極低水平，即可制得球墨鑄鐵。

2添加球化元素鑄鐵的硫、氧含量普遍超過石墨成球所要求的數值，故要使商業鑄鐵石墨得到球化，必須添加球化元素。球化元素分為三組：

第一組鎂、釔、鈰、鈣以及鑭、鐠、釤、鏑、鐿、鈥、鉺。

第二組鋇、鋰、銫、銣、鍶、釷、鉀、鈉。

第三組鋁、鋅、鎘、錫。

第一組球化能力最強；第二組次之；第三組最弱。當用鎂作球化元素時，第三組元素往往產生反球化作用。

具有強球化能力的元素（第一、二組）有下列共同特點：與硫、氧有高的親和力，能強烈的脫硫去氧；在鐵中的溶解度低；凝固過程中有明顯的偏析傾向；與碳有一定的親和力。在所有的球化元素中，鎂的球化能力最強，獲得的石墨最圓整，故用純鎂生產的球墨鑄鐵的力學性能最好。球化元素如Mg、Ce、Y、Ca應保持一個最佳的含量。含量過大時，易促使石墨發生畸變，Mg的質量分數大于0.08%時形成MgC²、Mg²C³化合物，石墨形態除球狀外，在靠近化合物旁邊伴有片狀、蟹狀石墨生成，此時的石墨球向開花狀發展。此外，由于Mg被消耗，石墨球數減少。Ce、Y與Mg類似，過量時也產生反球化作用。

3限制反球化元素硫和氧是鑄鐵中常存的反球化元素。此外，鈦、鋁、硼、砷、鉛、錫、銻、鉍、碲、硒等則屬于鐵液內偶然存在的反球化元素。

4保證必要的冷卻速度冷卻速度對石墨的球狀生長起著重要作用。純Fe-C、Fe-C-Si、Ni-C熔體，在極高的冷卻速度下結晶時，可不加!"處理而制得球狀石墨。例如，真空下熔化純Fe-C合金，冷卻速度達20℃/s，有些石墨可生長成球；大氣下熔化則要求冷卻速度為20℃/s。對于含S的鐵液，S的允許界限也受冷卻速度影響，w（S）<0.001%冷卻速度為30-40℃/s；當5的質量分數增加到0.007%時，要求冷卻速度升高到60℃/s石墨方能成球。