新的球化剂选择：钇的抗衰退能力

迄今为止，全世界生产球墨铸铁均是采用以镁为主的球化剂。为了对付干扰球化元素，加入少许（其中主要是含有铈的）轻稀土合金。对于厚大断面球墨铸铁，因共晶凝固持续时间很长，因而镁损耗甚多，导致球化衰退。为此，要把残留镁量提高到w（Mg）=0．04%～0．07%；但是，当残留镁量w（Mg）≥0．1%时，则石墨畸变，出现球片状石墨。

为此，进入20世纪60年代，不断有人研究加钇制作球墨铸铁。原因是研究发现，钇的抗球化衰退能力比镁要强，这对于生产厚大断面球墨铸铁是有利的。钇、铈和镁的物理性能对比示于表10-5。由表10-5中可以看出，钇的熔点和沸点均比镁高出许多，并且，钇的密度也比镁大很多。这将有利于球化处理时钇不易烧损和上浮。但它在球化处理时的沸腾去气作用却比镁要差。

表10-5　Y、 Ce、 Mg的物理性能对比

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钇的脱硫能力很强，这是因为Y2S3 的生成热是308kcal/mol，Ce2S3 的生成热是284kcal/mol，对比硫与镁形成MgS的生成热则是70．33kcal/mol。因此，在采用镁球化处理后，铁液中的含硫量一般为w（S）=0．01%～0．03%。但是采用钇球化处理后，铁液中的含硫量w（S）＜0．01%。

钇的抗球化衰退能力主要表现在球墨铸铁长时间处在液态的情况下；在共晶凝固期间。其抗球化衰退的能力并不比镁的强。铁液在1450℃保温，钇的衰退速率为每分钟衰减0．00021%；而镁的衰减速率为每分钟衰减0．0001%。并且，铁液在1150℃保温的试验表明，经镁处理的铁液在保温30min后，球状石墨仍然保留，没有变化。但是，经钇处理的铁液保温30min后，石墨已经畸变，出现大量蠕虫状石墨，石墨球已少见。因此，钇抗球化衰退的原因主要是，钇处理铁液后，只有在其残留钇量不小于0．15%时，才能保证球化，这也就是说，球化处理后钇的残留量要比镁高得多，可供其在液态较长时间的衰减。

钇的价格昂贵，在国际市场上它的价格大约是混合 （轻）稀土价格的100倍。并且，经钇处理，虽然反应平稳，没有闪光和烟雾，但铁液呈严重的过冷，白口倾向大，这需要很大量的孕育才可免除白口组织。因此，尽管我国是钇资源富有的国家，但如要在生产厚大断面球墨铸铁时采用钇作球化剂，也必须综合考虑。