在铁液中加铈处理的关键条件与作用机理

英国铸铁学会的H．Morrogh和W．J．Williams根据他们早期对可锻铸铁的研究，确认在黑心可锻铸铁中，含硅、锰较高时，绝大部分形成的是团絮状的回火碳。但是，在白心可锻铸铁中，含硅、锰较少时，则形成球状的回火碳，并且，悬浮状的FeS夹杂物在这种回火碳结晶时起着形核作用。他们的这些研究结果是与C．W．Palmer的研究结果一致的，后者指出，在贫锰和贫硫的可锻铸铁中，会出现紧密的、呈球状的回火碳。

随后，Morrogh和Williams研究了Fe—C—Co合金的石墨化过程。他们确认，其结晶过程与Fe—C—Si合金很相似。在提高冷却速度，特别是在加入SiCa合金以后，石墨呈球状。此时，本来可以用镁取代钙。但是，在纯的Fe—C合金中，钙、镁这些元素均没有作用。正如后来所解释的那样，原因是把钙、镁这些元素加入到熔融金属中的方法有问题。后来才得知，金属铈在Fe—C—Ni、Fe—C—Si和Fe—C—Co这三种合金系中，在含硫很低的情况下，均能促使球状石墨的形成，由于纯铈很贵，后来便采用含铈的质量分数为45%～55%的混合金属。经Morrogh等人的研究，为了得到球状石墨，必须满足下列要求：

（1）在未加入铈以前，铸铁应呈灰口凝固。

（2）铸铁成分应是过共晶的，即

（3）含硅量的质量分数为2．3～7．0。(www.xing528.com)

（4）含硫量应尽可能低，经加铈处理后，含硫量w（S）≤0．02%。

（5）Mn、Cu、Ni、Cr、Mo等元素可以任何含量单独或联合加入，但要满足其成分是过共晶的。

其中，最为重要的条件是含碳量与含硫量。用铈经两次球化处理，抗拉强度可达到800MPa。并且，通过合金化，基体组织可以是珠光体或是奥氏体。

Morrogh认为，工业生产球墨铸铁不会有特殊的困难，如果有低硫生铁，并在坩锅炉、电弧炉、电阻炉或感应电炉中熔炼均可。当时的困难发生在采用冲天炉熔炼，由于焦炭增硫，使用含铈的混合金属是不利的。这是因为，要使含硫量从w（S）=0．06%降至w（S）=0．02%，必须加入0．6%的混合金属；如果原始含硫量只有w（S）=0．02%，为使残留铈量达到0．05%，则只要加入0．1%～0．2%的混合金属。