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球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，降低了石墨對(duì)基體的割裂作用，有效地提高了鑄鐵的力學(xué)性能，獲得了較高的塑性、韌性及強(qiáng)度。球墨鑄鐵是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功應(yīng)用于一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。人們對(duì)球墨鑄鐵性能的要求越來越高。在球墨鑄鐵生產(chǎn)中可以應(yīng)用多種球化處理方法，這些球化處理方法各有利弊，需要企業(yè)工程師根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件合理選擇應(yīng)用。
壓力加鎂法
由于鎂的沸點(diǎn)（1107℃）較低且難溶于鐵液，而球化處理時(shí)鐵液溫度可達(dá)1500℃，這樣一來鎂容易在鐵液中發(fā)生劇烈的反應(yīng)，導(dǎo)致其較低的吸收率。而當(dāng)鎂周圍介質(zhì)的壓力增加時(shí)，鎂的沸騰溫度相應(yīng)提高，鎂的燒損減少，鎂的吸收率提高?；诖嗽?，開發(fā)出壓力加鎂法。根據(jù)建壓方式的不同，可分為外加壓式和自建壓力式兩種壓力加鎂法。早期使用的外壓式是將盛滿鐵液的處理包放在密閉的壓力罐內(nèi)，通過壓縮空氣或氮?dú)鈦斫⑺璧膲毫ΑＡ硪环N是利用鎂蒸氣在鐵液包內(nèi)自建壓力，后者是把純鎂加入密封的鐵液包內(nèi)，鎂在鐵液包內(nèi)迅速產(chǎn)生大量鎂蒸氣，此蒸氣通過鐵液時(shí)一部分被鐵液吸收，另一部分逸出并迅速在包內(nèi)空間建立起與鐵液溫度相應(yīng)的飽和蒸氣壓，這時(shí)鎂就不再沸騰汽化而損失了。壓力加鎂法的優(yōu)點(diǎn)是，使用純鎂進(jìn)行球化處理，鎂的吸收率高，可達(dá)70％～80％，且處理過程中無煙塵，勞動(dòng)環(huán)境好。缺點(diǎn)是處理設(shè)備要求及費(fèi)用較高；操作復(fù)雜、嚴(yán)格；處理時(shí)間長(zhǎng)，鐵液降溫較多；球化處理過程中壓力大，容易發(fā)生工傷事故。
沖入法
沖入法是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛的球化處理方法。所使用的處理包通常是堤壩式球化處理包。為了降低鐵液和鎂之間反應(yīng)的激烈程度以及鎂蒸氣的揮發(fā)速率，沖入法通常使用含鎂量較低的合金球化劑。球化處理時(shí)，首先將球化劑裝入堤壩一側(cè)，上面覆蓋硅鐵合金，稍加緊實(shí)，然后再覆蓋無銹鐵屑、鋼板或其他覆蓋劑。球化處理時(shí)，應(yīng)盡可能地將鐵液一次沖入鐵液包的另一側(cè)。沖入法鎂的吸收率一般為30％～50％。為了提高球化效果，可提高處理包高度與直徑的比值；采用低鎂合金球化劑；合理的鐵液溫度和覆蓋劑量。沖入法的優(yōu)點(diǎn)是處理方式和設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，在生產(chǎn)中有較大的靈活性，所需的技術(shù)含量也較低，但不足之處是球化處理過程中鎂光、煙塵污染較嚴(yán)重；鎂的吸收率較低。
轉(zhuǎn)包法
轉(zhuǎn)包法是George Fischer公司開發(fā)并申請(qǐng)的一種球化處理方法。該方法用純鎂作球化劑，適用于處理含硫量高的鐵液，能使鎂的硫化物、硅酸鎂等雜質(zhì)與鐵液較好地分離，鎂與鐵液反應(yīng)不很劇烈，鐵液降溫較少，使用安全，鎂的吸收率可達(dá)60％～80％。具體工藝流程是球化處理前，先將轉(zhuǎn)包橫臥，注入定量鐵液，然后將球化劑加入反應(yīng)室，鎖緊密閉裝置，并蓋上包蓋。隨即轉(zhuǎn)動(dòng)鐵液包將其立放，這時(shí)鐵液通過反應(yīng)室上的小孔進(jìn)入反應(yīng)室，其流速與小孔的面積和鐵液包內(nèi)的靜壓力有關(guān)。鎂受熱汽化，在反應(yīng)室內(nèi)形成鎂蒸氣壓，當(dāng)壓力超過包內(nèi)鐵液靜壓時(shí)，鐵液暫停進(jìn)入，鎂的汽化潛熱使反應(yīng)室內(nèi)溫度下降；蒸氣壓力也隨之下降，鐵液再次進(jìn)入反應(yīng)室，這種自動(dòng)調(diào)節(jié)作用能使鎂比較平穩(wěn)地與鐵液反應(yīng)。轉(zhuǎn)包法球化處理過程中也產(chǎn)生較大鎂光和煙塵，并且轉(zhuǎn)包內(nèi)反應(yīng)室的小孔易被鐵液或熔渣堵塞，清理和保持小孔的尺寸比較麻煩，該球化處理方法難于連續(xù)處理鐵液。
包芯線喂絲法
包芯線喂絲法起初應(yīng)用于煉鋼工業(yè)，隨后該技術(shù)推廣應(yīng)用于鑄造行業(yè)。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中普遍應(yīng)用喂絲技術(shù)，而國(guó)內(nèi)將該技術(shù)應(yīng)用于球墨鑄鐵的生產(chǎn)起步較晚，在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中尚未普及應(yīng)用，處于推廣階段。應(yīng)用喂絲法生產(chǎn)球墨鑄鐵件，簡(jiǎn)單來說就是將包有鎂及其他合金元素的包芯線直接插入到鐵液中對(duì)其進(jìn)行球化處理從而進(jìn)行球墨鑄鐵生產(chǎn)，整個(gè)球化處理過程可以完全自動(dòng)化。常用包芯線直徑一般為9mm、13mm，內(nèi)置粉料合金一般含鎂量在25%～30％。有特殊需要時(shí)還加入一定數(shù)量的RE、Ca、Ba等，來改善鑄件的性能。喂絲機(jī)可以設(shè)置喂絲速度、喂絲長(zhǎng)度、喂絲模式等參數(shù)，處理過程中，喂絲機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將包芯線按照設(shè)置好的參數(shù)配置連續(xù)不斷地插入到加蓋包的處理包鐵液中，由于鐵液高度所產(chǎn)生的壓力作用、包蓋隔絕空氣的有效流動(dòng)及包芯線按照一定速度連續(xù)插入鐵液，這樣既可避免鎂蒸氣的瞬間大量爆發(fā)，鎂合金的安全加入，又可避免鎂的大量逸出和燒損，提高鎂在鐵液中的吸收率。一般來說，合金包芯線的性能和質(zhì)量，以及喂絲速度和喂絲量是喂絲球化處理成功的關(guān)鍵因素。處理包形狀、鐵液溫度、原液水含硫量，以及包蓋的密封性等也是影響球化處理效果的重要因素。包芯線喂絲法球化處理的優(yōu)點(diǎn)是：脫硫脫氧效果好，降溫少，放寬了對(duì)原鐵液的要求；鎂的吸收率高并且比較穩(wěn)定，殘留鎂含量波動(dòng)范圍較?。磺蚧幚磉^程中的煙塵和鎂光較少；可以實(shí)現(xiàn)合金加入量和自動(dòng)化控制。
蓋包法
蓋包法是由英國(guó)鑄鐵研究協(xié)會(huì)發(fā)明的，在國(guó)外球墨鑄鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用比較廣泛。蓋包法球化處理時(shí)，合金的加入與沖入法相同，然后將包蓋安放在處理包上并使其周邊密封好，將鐵液注入包蓋，鐵液會(huì)通過包蓋一側(cè)的鐵液注入孔（鐵液不得直接對(duì)準(zhǔn)合金堆放處）流入包內(nèi)。這樣，可使外界的氣體與包內(nèi)完全隔離，減少鎂的氧化、燒損，提高鎂的吸收率（一般在60％～65％或以上），改善勞動(dòng)環(huán)境。球化反應(yīng)結(jié)束后，去除包蓋。蓋包法球化效果與蓋包鐵液注入孔直徑選擇正確與否有著密切關(guān)系。正確的鐵液注入孔直徑可以蓋包中保持有一定的鐵液高度；鐵液全部流入蓋包的時(shí)間與球化反應(yīng)時(shí)間相同。采用蓋包法既保留了沖入法設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作的優(yōu)點(diǎn)，又克服了沖入法中鎂氧化燒損嚴(yán)重、吸收率低、球化劑消耗量大、勞動(dòng)環(huán)境差等缺點(diǎn)。多年來鑄造工作者一直在利用蓋包法的優(yōu)點(diǎn)來進(jìn)行球墨鑄鐵生產(chǎn)，同時(shí)也在不斷地努力克服該球化處理方法在使用中的不足之處：包蓋起吊困難，操作難度較大；在使用沖天爐連續(xù)出鐵時(shí)，鐵液重量難以量化。經(jīng)過不斷完善，目前該球化處理工藝得到了廣泛的推廣應(yīng)用。
型內(nèi)法
將球化劑放在澆注系統(tǒng)中專門設(shè)計(jì)的反應(yīng)室內(nèi)，澆注過程中鐵液流經(jīng)反應(yīng)室時(shí)與球化劑發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行球化處理。為球化處理穩(wěn)定，減少燒損，要嚴(yán)格計(jì)算反應(yīng)室及澆注系統(tǒng)尺寸。一般情況下，反應(yīng)室設(shè)置于直澆道下的橫澆道中。
型內(nèi)法鎂吸收率高，可達(dá)70%～80%，無鎂光，無煙塵，無球化衰退，適合于機(jī)械化造型的流水線生產(chǎn)。其不足之處是對(duì)鐵液溫度、含硫量、球化劑成分、球化劑塊度、反應(yīng)室尺寸及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有嚴(yán)格要求，以上這些因素的細(xì)微變化都可能引起球化效果的變化。此外，這種方法還容易產(chǎn)生夾渣。
總的來說，以上6種球化處理方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，希望各球墨鑄鐵件生產(chǎn)企業(yè)能夠根據(jù)自身生產(chǎn)條件及狀況，綜合評(píng)價(jià)每種球化處理方法，揚(yáng)長(zhǎng)避短，選擇適于自己的球化處理方法，球墨鑄鐵件質(zhì)量。
