球化不良是指球化处理没有达到预期的球化效果。球化不良越严重，组织中厚片状石墨数量愈多。其原因主要与原铁液中S含量过高有关，S是主要的反球化元素，其含量应严格控制在0.06%以内。其次S、O等元素与Mg和RE元素有很强的亲和力， 容易造成球化元素含量不足，故残镁量应不小于0.03%，残留稀土量不小于0.02%。再者熔体 中可能存在锑、铅、钛等 反球化元素，其含量超出允许范围时，也会影响球化效果。添加微量稀土元素可以有效中和这些元素的反球化作用。

    　球化衰退的特征是炉前球化良好，在铸件上球化不好；或者同一包铁液，先浇注的铸件球化 良好，后浇注的铸件球化不好。其原因是随着浇注时间的延长，S不断与Mg、RE反应，导致镁和稀土不断消耗。

    　预防球化衰退的措施有降低原铁液中的硫含量；缩短铁液停置时间；进行强制冷却和使用冷铁等，使铁液凝固时间小于2h；加强覆盖与扒渣；适当增加球化剂的用量，以获得较高的残镁量，使残镁量控制在0.04%-0.05%范围内。

    石墨漂浮是一种在铸件上表面发生大量开花状石墨球聚集的现象。石墨漂浮与铁液碳当量密切相关。对一般球铁而言，碳当量通常在4.3%-4.7%，但对于厚大断面球铁，为避免石墨漂浮，碳当量要降至4.2%-4.4%。过低的碳当量会使石墨球数减少，缩孔缩松倾向增大，因此，碳当量以接近共晶点为宜。除碳当量之外，石墨漂浮还受到铸件壁厚和浇注温度的影响。石墨漂浮程度随碳当量、铸件壁厚和浇注温度的增大而增大。

    　元素偏析

    　在厚大断面球铁中，正偏析元素如Mn、Cr、V等碳化物形成元素会偏析于奥氏体晶界，其偏析倾向与碳化物形成倾向相一致，而负偏析元素如Si、Ni、Cu等石墨化元素则会偏析于奥氏体中，显著影响球铁的组织和性能。

   　 反白口

    　球墨铸铁厚大断面和热节部位常常出现反白口现象，并伴生有缩松等缺陷。其原因在于，厚大断面和热节部位的铁液凝固时间长，合金元素易产生严重的成分偏析。当碳化物形成元素如锰、残留稀土等偏析于最后凝固区域时，将使该区域白口倾向增大，同时球铁的糊状凝固特性往往造成凝固后期冷却速率增大，从而导致反白口组织的形成。严格控制硅、锰及残余稀土含量，强化孕育效果，增加石墨球数，减小铸件各区域的冷速差，进行高温退火处理均可有效地预防反白口组织的产生。

    　畸形石墨

   　 因冷却速率小，共晶凝固时间长，厚大断面球铁易产生畸形石墨。在各种畸形石墨中，碎块状石墨最为常见。碎块状石墨产生于厚壁球墨铸铁的热集中区，出现在“灰斑”断口的位置，具有年轮状结构，沿0001面取向排列，最后形成许多石墨分枝角椎体碎块，碎块状石墨是大角度分枝，角锥体间的间隙大量充填着奥氏体，而球状石墨则是小角度分叉，角锥体间紧密接触，奥氏体壳包围石墨球速度越慢，石墨变质越严重。

    　归纳起来，对碎块状石墨的形成机制存在三种不同的说法，球状石墨破碎说、奥氏体壳破碎 说及楔子理论。普遍认为，厚大断面球铁易形成碎块状石墨的根本原因在于凝固时间长，热过冷度低。然而，最近的研究发现Mg和稀土元素在厚大断面中心部位的严重偏聚将导致石 墨形态恶化，碎块状石墨增多，使用冷铁可以有效预防碎块状石墨的产生。这说明除热过冷因素之外，微量元素及其氧化物的偏聚对碎块状石墨的形成具有显著的影响，有关碎块状石墨的形成机制还有待于做进一步深入研究。

    　除上述碎块状石墨以外，畸形石墨还包括不规则球状石墨，主要与孕育不充分或碳当量过低有关；片状石墨，往往出现成于大断面球铁中最后凝固的部位，形成原因主要与原材料杂质元素含量高、残余镁量不足等因素有关，在未加入铈元素或者加入的铈元素被中和的情况 下，各种微量杂质元素如铅、钛、铋等会促使片状石墨的生成。爆裂状石墨与铈元素含量过 高有关。一般残余镁量控制在0.04%-0.06%范围为宜。

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               南京诺金高速分析仪器厂

                 2023年8月30日