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所謂球化元素是指那些可以促進(jìn)石墨球狀化、使石墨球生成或增加的元素。球化元素一般有以下一同性質(zhì)：
(1)元素外電子層上有一個(gè)或兩個(gè)價(jià)電子，次內(nèi)層有8個(gè)電子。這種電子結(jié)構(gòu)使元素與硫、氧和碳有較強(qiáng)的親和力，反映產(chǎn)品安穩(wěn)，能明顯減少貼水中的硫和氧。
(2)元素在鐵水中溶解度低，凝聚進(jìn)程中有明顯偏析傾向。
(3)雖然和碳有必定親和力，但在石墨晶格內(nèi)溶解度低。依據(jù)以上特點(diǎn)，Mg,Ce,Y,Ca屬于有用球化元素。一是在鐵水中蒸氣壓力高，使鐵水佛騰。鎂的原子量和密度比鐵水小，熔點(diǎn)650度，沸點(diǎn)1108度，在鐵水的處理溫度下，鎂產(chǎn)生的蒸氣壓力很高(逾越1Mpa).鎂的熔解熱為21J/g,蒸發(fā)潛熱為406J/g。
因此，鎂參與鐵水時(shí)，要產(chǎn)生汽化，使鐵水翻騰。二是與硫、氧有很強(qiáng)的親和力。所生成的MgO和MgS熔點(diǎn)高，密度也遠(yuǎn)小于鐵，容易與鐵水分離，因此鎂處理后的鐵水，硫和羊的含量都很低；三是在鐵水凝聚進(jìn)程中有偏析于石墨的傾向，當(dāng)其在鐵水中的殘留量逾越0.035%時(shí)，使末可以球化，但當(dāng)鎂殘留量逾越0.07%時(shí)，一部分鎂偏析于晶界，并于晶界中的碳、磷等產(chǎn)生放熱反應(yīng)，生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等。殘留鎂量更多時(shí)，晶間碳化物增多。
稀土族元素對(duì)石墨球化有明顯效果的是輕稀土元素中的鈰和重稀土中的釔。一是稀土元素的沸點(diǎn)均比鎂高，參與鐵水中時(shí)，不會(huì)引起鐵水的翻騰和噴濺；二是鈰和釔基稀土元素有比鎂更強(qiáng)的脫硫脫氧才干，生成的硫化稀土、氧化稀土等化合物熔點(diǎn)高、安穩(wěn)性好；三是，稀土元素與鐵水中的球化攪擾元素也能構(gòu)成安穩(wěn)的化合物，因此含稀土的球化劑比鎂球化劑的抗攪擾才干強(qiáng)。稀土元素殘留量對(duì)石墨球化有明顯的影響。輕稀土處理過共晶鐵水，當(dāng)殘留鈰含量0.04%時(shí)，石墨可以球化，并且很安穩(wěn)；處理亞共晶鐵水時(shí)，輕稀土參與量要增加。輕稀土處理得球鐵，石墨圓整度比鎂處理得球鐵要差，并呈現(xiàn)碎塊狀石墨；別的輕稀土處理得球鐵白口傾向大，因此需求控制其參與量。重稀土釔自身熔點(diǎn)高，其脫氧除硫產(chǎn)生的氧化物、硫化物在高溫下比較安穩(wěn)，因此其抗球化衰退才干很強(qiáng)。1400度的鐵水保溫1小時(shí)，球化率下降不逾越10%，含硫0.06%的鐵水，用釔基重稀土合金處理后，能得到完好的球狀石墨。鐵水中殘留釔0.10—0.15%，石墨球化出色；低于此極限，隨釔量減少一次呈現(xiàn)不規(guī)則石墨和蠕蟲狀石墨；殘留釔逾越0.15而低于0.30%時(shí)，白口傾向逐步增大，石墨圓整度變差，并在更高殘留量時(shí)呈現(xiàn)YTe4。
Ca：鈣在鐵水中的溶解度很低，它對(duì)金相組織的影響是通過與氧和硫的結(jié)合而間接完成的。與鎂比較，鈣與硫、氧的親和力更強(qiáng)，可以有用的脫硫除氧。鈣殘留量很低時(shí)，石墨分枝傾向增加，殘留量較多時(shí)，但是使石墨尺度減小，分枝傾向下降。鈣殘留量抵達(dá)0.2%時(shí)，白口傾向明顯加大。
