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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或兩個價電子，次內(nèi)層有8個電子。這種電子結(jié)構(gòu)使元素與硫、氧和碳有較強的親和力，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，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650度，沸點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，要產(chǎn)生汽化，使鐵水翻騰。二是與硫、氧有很強的親和力。所生成的MgO和MgS熔點高，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，使末可以球化，但當(dāng)鎂殘留量逾越0.07%時，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，晶間碳化物增多。
稀土族元素對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均比鎂高，參與鐵水中時，不會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的脫硫脫氧才干，生成的硫化稀土、氧化稀土等化合物熔點高、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。稀土元素殘留量對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，石墨可以球化，并且很安穩(wěn)；處理亞共晶鐵水時，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。1400度的鐵水保溫1小時，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，白口傾向逐步增大，石墨圓整度變差，并在更高殘留量時呈現(xiàn)YTe4。
Ca：鈣在鐵水中的溶解度很低，它對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，可以有用的脫硫除氧。鈣殘留量很低時，石墨分枝傾向增加，殘留量較多時，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，白口傾向明顯加大。
