图3-9 灰铸铁组织图

石墨化因子K=[(4/3)w_Si%]

[1-5/(3w_c%+w_si%)]

I一白口区 Ⅱa-麻口区 Ⅱ一珠光体灰铸铁区 Ⅱb珠光体．铁索体灰铸铁区 Ⅲ一铁索体灰铸铁区

（1）采用孕育剂的原铁液化学成分及温度的禁忌

1）需孕育处理的原铁液的碳、硅含量或碳当量不宜太高，也不宜过低。选择适宜的碳、硅含量或碳当量的原铁液，是生产孕育铸铁的关键。碳、硅含量过高，不经孕育处理就是灰口组织，孕育处理反而造成石墨粗大，使强度下降；碳、硅含量或碳当量愈低，孕育效果愈好，灰铸铁强度愈高；但过低，会增加熔炼困难，降低铸造性能，增加孕育剂消耗。因此，一般选择位于灰铸铁组织图上麻口区内或白口区域边缘（靠近麻口区）的成分，在孕育处理后，就可使铸铁转入珠光体区域，如图3-9所示。一般原铁液的碳的质量分数为2.8%～3.3%，硅的质量分数为1.0%～1.6%。厚壁铸件通常取碳、硅量的下限，薄壁件取上限。

2）需孕育处理的原铁液的锰含量不宜太低，硫、磷含量不可过高。锰在孕育铸铁中除中和硫的影响外，还能增加并细化灰铸铁基体中珠光体，提高力学性能。所以，高牌号灰铸铁（孕育铸铁）的锰的质量分数一般比低牌号的灰铸铁高，为w（Mn）0.8%～1.0%，如为厚壁件则常为w（Mn）1.0%～1.2%，最高w（Mn）可达1.3%～1.5%。而硫、磷作为有害元素，都会降低铸铁强度，应加以限制，但灰铸铁中的硫并不是越低越好，而是要保持在一定范围之中。一般限制硫的质量分数在0.12%以下，但为确保常用孕育剂的孕育效果（硫可与灰铸铁rIt的锰形成MnS，也可与许多合金元素形成稳定的硫化物，都可作为石墨形核基底促进石墨化，降低白口倾向，细化共品团，还可以延长石墨核心的存留时问，防止孕育衰退），灰铸铁液中含硫的质量分数一般不低于005%～0.06%：磷的质量分数则限制在0.15%以下。有些机床灰铸铁件（常由孕育铸铁制造）需要耐磨，磷含量可提高至0.4%-0.5%或更高。

3)生产孕育铸铁的原铁液温度不宜低于1400℃。由于孕育剂的熔点均较高，以硅铁为例，其熔点为1290～1310℃。为使其能被铁液很好地熔化和吸收，并减少铸件产生渣气孑L缺陷，要求铁液必须具有较高温度．，更主要的是，铁液温度的高低直接影响到铁液的成分及纯净度。试验研究表明：如果在一定范围内提高铁液的温度，不仅有利于铸造性能的改善．而且能使石墨细化，基体组织细密，抗拉强度提高。对于孕育铸铁来说，过热铁液是着眼于纯化铁液，提高过冷，以期在孕育情况下加入大量的人工核心，迫使铸铁在“受控”的条件下进行共晶凝固，从而达到真正孕育的目的。因此要生产出好的孕育铸铁，有必要在最大程度上改变它受控于自身条件的凝固特点，就必须有相当的过热温度。例如有规定生产高牌号灰铸铁（孕育铸铁）的冲天炉出铁温度为：HT250、HT300：＞1420℃，HT350：＞1430℃，HT400：＞1440℃。也即牌号愈高，要求铁液温度应愈高。如果孕育剂是难于熔解的碳-硅孕育剂，更要求铁液温度要高于1450℃。

（2）灰铸铁用孕育剂类型、质量及适用性的禁忌

1）不可忽视孕育剂的作用。为了提高铸铁强度，必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度，这就需要降低铸铁中碳、硅含量。碳、硅量过低，易出现晶间石墨甚至产生麻口和白口组织，不仅影响力学性能，而且还会恶化铸铁的铸造性能和机械加工性能。为此，在生产高强度灰铸铁时，需要对铁液进行孕育处理。即向铁液中加入一定数量的孕育剂，增加石墨结晶核心，促进铸铁石墨化，减小白口倾向；增加共晶团数量，促进细片珠光体的形成；改善石墨大小、形态和分布，以获得中等大小的A型石墨；改善断面均匀性，以达到提高强度，调整硬度，改善切削加工性能的目的。因此对铁液进行孕育处理是生产高牌号铸铁（孕育铸铁）的一项必不可少的技术，是现代铸造生产中提高铸铁性能的重要手段。

2）孕育剂品种繁多，进行分类的方法也不少，不可忽视按孕育剂组成特点及按孕育剂功能进行分类的方法。孕育剂主要含有促进石墨化元素。其品种很多，各自具有不同特点，除常用的75%Si-Fe、硅-钙外，还出现了许多按不同孕育需要加入不同元素的孕育剂，且许多都已商品化、系列化，如钡硅铁、锶硅铁、碳硅铁、铈硅铁、锆硅铁、钛硅铁、稀土钡硅铁、稀土锰硅铁、稀土铬锰硅铁、氮系复合孕育剂等，其分类方法有以下几种：

①按照孕育剂组成特点或主要元素分：有硅系孕育剂、碳系孕育剂、稀土系孕育剂、氮系孕育剂等几类。

②按使用对象分：有灰铸铁用孕育剂、球墨铸铁和蠕墨铸铁用孕育剂、白口铸铁用孕育剂等三大类。

③按孕育作用原理分：有直接系孕育剂、间接系孕育剂、脱氧系孕育剂、脱硫系孕育剂。

④按孕育剂功能分：有石墨化孕育剂、稳定化孕育剂（由墨化元素与稳定化元素复合而成，特别适用于碳当量较高的低牌号铸铁，可抑制渗碳体分解，防止铁素体化）、复合孕育剂[指用墨化元素或稳定化元素与阻碍共晶团石墨生长的元素（表面活性元素）相配合而发展的一类新型孕育剂]。

⑤按孕育剂形状分：有块状、粒状、片状及棒状、丝状、定形孕育剂。

上述几种分类法中，按孕育作用原理似乎可抓住应用的孕育剂的本质，但由于孕育作用的复杂性，要严格进行区分，实际上困难不少，至少目前并不可行；依据应用对象的分类法，选用时大方向不会错，有其可行性，但由于孕育剂品种繁多，这种分类显得太笼统，难体现孕育剂的具体适用特性；按孕育剂组成特点或主要元素的分类方法，不仅表明了所含的主要元素，而且从所含主要元素还可看出孕育剂的主要特点，有其优越性。根据孕育剂功能的分类法可以简洁的文字反映孕育剂全貌，说明孕育剂的组成特点和功用，相对地说，比较合理。因此，当前的孕育剂多按其功能或组成特点进行分类并制成系列商品，供用户选用。

3）硅铁（FeSi）孕育剂是最常用的孕育剂，除要求其需含有适量的Ca、Al外，硅含量也不宜太少。最常用的孕育剂是硅的质量分数为75%的硅铁合金。但很早就有人发现，对于片状石墨铸铁来说，采用纯硅或高纯度硅铁孕育很少有，甚至没有孕育作用，认为真正对孕育效果的好坏起着重要作用的是硅铁中一定含量的铝和钙，硅铁所起的作用较小，甚至有认为仅起到把铝和钙带入铁液的作用。这是因为铝、钙与氧亲和力比硅更强，形成的氧化物对硅与氧形成的SiO2的析出提供了必要的外来晶核，即造成所谓非均质形核的催化过程，同时这些晶核也促进石墨化，从而加速改变铁液的结晶条件。锶和钡等也有铝、钙这样元素的同样效果，因此就出现了钡硅铁、锶硅铁等系列良好孕育剂。在硅铁孕育剂中，孕育效果良好的硅铁其Al和Ca的含量都不能太少，有试验结果指明这二者的总量应大于1%；Si的含量也不能太少，45%的硅铁合金孕育效果很差，很少应用；85%的硅铁合金成本较高，一般只在某些特殊情况下使用。生产中大量采用的还是75%的硅铁合金，其较为合理的化学成分范围应为：w（Si）74%～78%、w（Ca）0.5%～1.0%、w（Al）0.8%～1.6%。这种孕育剂在孕育处理后的短时间内（约5～6min）有良好孕育效果，而且价格便宜。一拖集团公司生产HT250的R100系列柴油机缸体、缸盖，壁厚最薄4mm，铸铁成分：w_CE=3.90%～4.05%、w（Cr）=0.25%～0.35%、w（Cu）=0.4%，双联熔炼，浇注温度1420～1380℃，用粒度为0.3～0.9mm、质量分数为0.1%～0.2%的硅铁作铁液流孕育。σ_b（本体）≥200MPa，本体硬度差小于30HBW，最薄断面硬度大于170HBW。

4）硅铁（FeSi）孕育剂不宜用来孕育壁厚差别大、浇注时间长的铸件用铁液。硅铁孕育剂大量应用于HT200、HT250、HT300牌号灰铸铁件生产。由于其抗衰退能力差，一般1.5min内孕育效果达到峰值，8～10min后衰退到未孕育状态，因此对壁厚差别大、浇注时间长的灰铸铁件的生产会超过孕育有效时间，也即其孕育效果不理想，因此，这类铸件尤其采用包内冲入法或流槽孕育时，决不宜采用硅铁作孕育剂。

5）含锶（Sr）硅铁（SrSiFe）孕育剂的Ca、Al含量不宜多。含锶硅铁孕育剂是一种墨化能力很强的孕育剂，对灰铸铁和不含铈的球墨铸铁都很有效。某些研究表明，为充分发挥锶的作用，孕育剂中Ca、Al含量应严格限制在w（Ca）＜0.1%，w（Al）＜0.5%，w（Sr）在0.6%～1.0%为宜。因为硅铁中的Ca、Al抵消其石墨化能力，钙含量大于0.1%，锶无效。含锶硅铁孕育剂中的w（Si）分为75%和45%二级，硅含量高者效果好、稳定。含锶硅铁中，锶含量制定为0.6%～1.0%，其效果最佳。锶含量更高，作用不能发挥，且耗锶多。含锶硅铁对3mm左右的薄壁铸件降低白口的效果非常显著，而且用量只为0.2%或0.15%，比75%硅铁用量少一半左右。含锶硅铁对各种壁厚铸件细化共晶团也都有一定效果，而且有较好的抗衰退能力。含锶硅铁孕育剂不大增加共晶团数，故可减少铸件不致密性和缩孔倾向，对防止气缸体、气缸盖等铸件的缩松、渗漏有特殊意义。一汽集团公司生产HT250的6102缸盖，铸铁成分：w_CE=3.9%～4.1%、w（Cr）=0.2%～0.4%、w（Mo）=0.25%、w（Sn）=0.06%，双联熔炼，出铁温度1440～1460℃，加孕育剂质量分数为0.2%～0.3%，σ_b=296～310MPa，与硅铁孕育的铬钼铜（CrMoCu）铸铁相比，清除了缩松，降低了硬度和断面敏感性。

6）要求孕育剂具有长效孕育效果时，不可忽视选用钡硅铁（BaSiFe）孕育剂。钡硅铁孕育剂不仅具有明显的石墨化能力，易获得A型石墨、细小共晶团组织及较高的力学性能等优点，而且还有另一个突出的特点是这类孕育剂有较强的抗衰退能力，孕育效果可维持20min。这主要是由于Ba阻碍了铁液中碳和硅的扩散，从而为石墨核心的形成和生长提供了良好的环境所致。钡硅铁孕育剂主要有低钡（w（Ba）＜6%）和高钡（w（Ba）＞10%）两类，适用于薄壁而要求无白口或壁厚不均匀而要求致密或浇注时间长的灰铸铁件，也适用于球墨铸铁生产。在镁铁硅球化剂中加入钡w（Ba）5%～10%，石墨球相当弥散，球化率很高。对高钡类孕育剂来说，由于其成本较高，主要用于要求具有特别长效孕育效果的场合。例如沈阳第一机床厂生产HT300的6140车床床身，铸铁成分：w（C）=2.8%～3.1%、w（Si）=1.5%～1.8%、w（Mn）=0.9%～1.2%，在出铁槽加质量分数为0.4%～0.6%的钡硅铁孕育剂，与硅铁孕育剂相比，σ_b提高20～30MPa，硬度差减小50%～70%，铸件尖角处白口消除。

7）采用碳-硅系孕育剂时，原铁液的温度不能低。碳-硅系孕育剂分为墨化孕育剂、稳定化孕育剂和复合孕育剂三类，在我国有硅含量w（Si）33%～40%、w（C）30%～38%、w（Ca）4%～6%、w（Al）＜1%的碳硅钙孕育剂TG—1及其他碳硅孕育剂商品出售；在日本分为八个品种，见表3-8，基本上还是以石墨化为主。这类孕育剂的特点是用量较少，石墨化能力强，可使灰铸铁获得极佳组织，包括石墨均匀、细小、A型；共晶团小；珠光体近100%、细片状。在75%硅铁、锆硅铁、钡硅铁、锶硅铁中，碳硅系孕育剂抑制白口能力最强，适用于壁厚不均匀件、薄壁急冷件。若在碳-硅系中配入锶、钡、锆等元素，将更具有复合作用。其缺点是熔点高，铁液不易吸收，故其粒度宜小，要求孕育温度大于1450℃。一汽集团无锡柴油机厂生产HT250的4120柴油机缸盖，最薄壁厚6mm，在出铁槽加入质量分数为0.3%碳硅钙孕育剂TG—1进行孕育，与质量分数为0.4%的硅铁孕育剂相比，本体硬度差从24HBW降至8HBW，气道壁处石墨由D+A变为A型，珠光体的体积分数由50%～60%增至80%～90%。

表3-8 日本碳-硅孕育剂的组分及作用

8）用稀土孕育剂处理的孕育铸铁其稀土残留量不宜过低，也不可太高。稀土元素是铸铁高效、长效孕育剂的重要组元。已有一些研究表明，稀土的孕育效果具有双重性。即孕育铸铁中稀土的残留量有一临界范围，低于此范围会出现孕育不足，高于此范围则出现过孕育。临界残留稀土量w（RE）为0.03%～0.06%。稀土孕育剂与75%硅铁比，孕育效果高几倍，铸铁白口倾向大减，强度高，耐磨。将它用于生产，效益显著，例如可改善缸体、缸盖的质量，机床床身的轨面硬度，暖气片的耐压性，机车车辆闸瓦的抗弯强度（提高10%～15%）等。另外，可消除铅、铋对灰铸铁石墨形态的有害影响，减小铬等的过冷作用。其合适加入温度为1380～1410℃，稀土元素的收得率（回收率）对冲天炉铁液w（RE）为30%～40%，对电炉铁液w（RE）为40%～60%，并和孕育处理工艺有关。

9）碳当量比较高的HT200、HT250薄壁件，尤其对有耐气、水压要求的壁厚小于5mm灰铸铁件，不可忽视采用稀土钙钡硅铁（RECaBa）作孕育剂。高碳当量铸铁采用稀土钙钡硅铁作孕育剂时仍有较好的孕育效果，石墨化能力比硅铁和稀土铬锰硅铁强，抗衰退能力仅次于钡硅铁和碳硅钙，与硅铁相比价格为硅铁的一倍，用量约为硅铁的一半，但可提高抗拉强度20MPa，硬度10～15HBW，显著改善断面均匀性与切削性能，很适用于碳当量比较高的薄壁件，尤其有耐水、气压要求的薄壁灰铸铁件。例如北京内燃机集团公司用冲天炉生产HT250的Z4115柴油机缸盖，最小壁厚4.5mm，铸铁成分：w（CE）=3.9%～4.1%、w（Cr）=0.14%～0.16%，出铁温度1440～1460℃，在出铁槽均匀加入质量分数为0.2%的稀土钙钡硅铁孕育剂，本体抗拉强度σ_b≥200MPa，本体断面硬度差小于30HBW，薄断面硬度大于170HBW，大幅降低了渗漏废品率。

10）不可忽视含钙量较低的硅钙孕育剂的开发和推广应用。硅钙是一种具有悠久历史的良好的墨化孕育剂，其含钙量w（Ca）大多在28%～32%之间，硅和钙的质量分数w（Si+Ca）为85%～90%，并制定有标号为Ca31Si60和Ca28Si60的国家标准（GB/T 3419—1982）。这种孕育剂其促进石墨化的能力强，约为75%硅铁的1.5～2.5倍，但其成本较高，加入铁液中易产生大量溶渣和烟尘，从而也易使铸件产生渣气孔等缺陷，故在生产上应用不如硅铁普遍。为解决硅钙孕育剂由于其含钙量较高，容易产生熔渣，易导致铸造缺陷的问题，通常采取的一种措施是对处理的原铁液提出相当苛刻的要求：含氧量低、过热温度较高。这也导致其在实际生产中的应用受到制约。为解决此问题，一些科技工作者开展了这方面的研究，其中一种称为低钙孕育剂的为w（Ca）10%～15%、w（Si）60%～67%，就特别适合于低碳当量铸铁的生产，可显著消除白口，提高强度。该孕育剂与普通硅铁孕育剂相比，孕育后铸铁的白口深度有所减小，基本可得到100%的A型石墨，基体组织两者相似，即无大的变化。例如孕育处理前力学性能为HT300牌号的铁液用低Ca孕育剂处理后，可稳定地提高到HT350的水平，而且将铸铁的相对强度RG值由硅铁孕育前的0.90～0.95提高到多数大于1的状况。因此，决不可忽视含钙量较低的硅钙孕育剂的开发和推广应用。现在我国冶金行业发布的YB/T 5051—2007《硅钙合金》的牌号中，除了有Ca31Si60、Ca28Si60以外，还有Ca24Si60、Ca20Si55和Ca16Si55，这也为我国铸铁生产选用硅钙合金作孕育剂提供了更好的物质基础。

11）石墨化倾向过大的铸铁采用的孕育剂，不可无铬、锰、氮等稳定化元素参与。石墨化倾向过大的铸铁一般易造成石墨过分粗大，基体过软，对这类铸铁采用的孕育剂，通常应由墨化元素与稳定化元素复合组成所谓“稳定化孕育剂”，该稳定化元素在铸件凝固时不妨碍石墨化，而在固态共析转变时能促使基体形成珠光体或索氏体。而铬、锰、氮等元素均有这方面的稳定作用，它们在石墨化倾向太大的铸铁中可起到阻止铸铁过分石墨化，细化石墨和稳定珠光体的作用，从而可提高铸铁的强度和硬度。目前这类孕育剂在国内有一定开发，国外也多有报道，但使用还不广泛。

12）含钛硅铁不宜用于球墨铸铁。钛干扰球墨铸铁石墨的球化，因此，含钛硅铁不适用于球墨铸铁，但适用于灰铸铁。因为它对薄壁灰铸铁件的防白口十分有效，而且钛强烈脱氧、固氮，可有效防止因炉料（废钢、增碳剂）或含氮粘结剂引起的氮气孔。

（3）孕育处理前孕育剂的粒度及保存的禁忌

1）孕育剂的粒度不应太粗或太细。生产孕育铸铁的孕育剂的粒度应适当，不能太粗，因为太粗的孕育剂不能较迅速地被铁液熔化和吸收（见图3-10a），残余的未熔孕育剂颗粒混入铸件将恶化其力学和使用性能或导致铸件报废；颗粒也不宜太细，否则易被铁液冲起漂浮在金属液面上，并会很快氧化而难以被金属液吸收（见图3-10b）。通常应视处理的铁液量、铁液温度及孕育处理方法来选择其粒度，如表3-9所示，为用冲入法孕育的硅铁粒度。铁液量少、温度较低时取下限，铁液量多、温度高时取上限。采用瞬时孕育方法时，孕育剂粒度以0.2～2mm为宜。

图3-10 孕育处理用硅铁的粒度不宜太粗或过细

1—出铁槽 2—铁液 3—孕育剂 4—铁液包

表3-9 硅铁孕育剂的粒度

2）硅铁孕育剂破碎后不宜长期存放。为了保证孕育质量，作为孕育剂的硅铁破碎后宜及时使用。因其本身和氧亲和力很强，表面很容易氧化并生成难熔氧化物，因此破碎后长期存放，就会影响孕育剂被铁液熔化吸收。不仅影响孕育效果，而且也易使铸件产生夹渣等缺陷。因此，硅铁破碎后宜尽快使用。

3）切忌使用未烘干、不干净的孕育剂；烘烤的温度不得过高。采用干净、干燥的孕育剂是孕育处理的最基本要求。否则不仅易造成铸件质量问题，甚至在处理时都有可能产生某些事故，因此必须给予足够的重视。如果孕育剂是干净的，只是未烘干，则必然因吸湿而含有或多或少水分，这样的孕育剂加入高温金属液中，水很快汽化，而水气是一种氧化性气氛，会与铁液中的铁、铝等反应生成金属氧化物及产生活泼的原子态氢，氢溶入铁液中产生富集氢的液层，凝固时易导致铸件皮下气孔等缺陷。因此，孕育剂在使用前必须烘干。而且在应用之前最好经过烘烤预热到450℃以下（大都为300～400℃），既为去除水分，也可避免加入铁液后铁液降温过多，有利孕育剂的熔化和为铁液吸收。但孕育剂的烘烤也不宜过度，如果温度超过600℃，则硅铁表面氧化严重，影响其被铁液熔化和吸收。(www.daowen.com)

（4）孕育处理方法及加入量的禁忌

1）采用包内冲入法进行孕育处理，方法最简单，但不值得推荐。孕育处理的方法对孕育效果有直接影响。其中采用包内冲入法是将孕育剂放入浇包中，然后冲入铁液进行孕育。此法最简单，但孕育剂易氧化，烧损大，在包内易浮起和渣混在一块，不起孕育作用，孕育剂用量多，孕育至浇注的间隔时间最长，孕育衰退严重，因此尽管方法简单，除非小型的、条件较差的铸造工厂仍可采用外，一般不予推荐。

2）采用流槽孕育时，孕育剂不可一次快速加入。进行孕育处理的传统的也是常用的方法，是在出铁时，用手工、孕育剂料斗或振动给料器将一定粒度的孕育剂均匀地、不断地加到出铁槽的铁液流中（或倒包时，加到倒包铁液流中），使其随铁液冲入铁液包内。其开始加入的时间宜在出铁接近1/3时加入，持续的时间应占出铁时间的60%以上。出铁完毕后还可适当搅拌，以保证孕育剂与铁液均匀混合。这种孕育处理方法叫流槽孕育，出铁槽孕育或炉前孕育或冲入法孕育。孕育剂氧化比包内冲入法减轻；孕育剂浪费少，但用量仍偏多；浇注前停留时间长，衰退严重。如果改为将全部孕育剂一次加入出铁槽的铁液中，从孕育剂的加入讲可算快速、简单，但孕育剂却很难均匀分散在铁液内，既易氧化，也易在包内浮起和渣混在一起，不起孕育作用；孕育剂堆积过多的地方甚至结团，无法全部熔解，将严重影响孕育铸铁质量，甚至只能报废。因此，决不可采用一次快速加入。对孕育处理方法进行改进或选用，其原则是必须有利其快速均匀分散在所处理的整个铁液中，使处理后的铁液能迅速用于浇注并在孕育效果有保证的时间内浇完，或者选用在浇注的同时进行孕育，即所谓瞬时孕育（或叫迟后孕育）和型内孕育，就不会存在包内孕育法出现的孕育衰退或衰退大的问题，而且往往比包内冲入法、流槽孕育节约孕育剂。

3）对于厚大铸件或重要铸件，为避免孕育衰退可能导致的不良后果，不宜采用流槽孕育。流槽孕育方法较简便、易行，也能确保孕育剂与铁液充分搅拌，但缺点也不少，一是孕育剂消耗很大，二是很易发生孕育衰退现象。衰退的结果导致白口倾向的重新加大以及力学性能的下降。为尽量缩短从孕育到凝固的时间，防止孕育衰退，加强孕育效果，减少孕育剂用量，近些年已出现诸如浇口杯（浇杯）孕育、浇包漏斗随流孕育（包外孕育）、硅铁棒孕育（孕育棒法）、喂丝孕育（孕育丝法）等瞬时孕育（迟后孕育）方法，以及型内孕育等可供厚大铸件或重要铸件选用。

4）采用浇口杯（浇杯）孕育时，浇口杯内容积不可小于所浇铸件的全部铁液。浇口杯孕育是将孕育剂（粒或成形块）放入浇口杯中（参见图3-11），铁液进入浇口杯，使孕育剂熔解后拔塞浇注。所用浇口杯必须确保能容纳所浇铸件所需的全部铁液。过少，将缺乏补浇所需的合格铁液，有可能导致该铸件报废；过多，又将造成浪费。因此，常采用定量浇口杯进行孕育处理。采用此法，所用的孕育剂粒度约1mm，加入量比包内孕育法少，约为0.06%～0.12%；孕育后的铁液立即进入铸型，基本无衰退。但要增加造型工作量，孕育剂颗粒较易浮起，有一定损失。

5）不可忽视可较好地防止孕育衰退的浇包漏斗随流孕育、硅铁棒孕育、喂丝孕育等所谓瞬时孕育方法的应用。浇包漏斗随流孕育、硅铁棒孕育和喂丝孕育可归类为液流孕育，是将孕育剂通过特定装置加入正在进行浇注的铁液流中，利用其与铁液流均匀地混合，并直接进入铸型型腔，从而可较好地防止孕育衰退，提高孕育效果。采用浇包漏斗随流孕育（见图3-12a）时，孕育剂大都通过漏斗的孔眼尺寸控制其加入量，孕育剂的粒度一般为1～3mm（也有采用0.5～1mm的），加入量为0.10%～0.15%，比流槽孕育的0.2%～0.5%要明显减少。硅铁棒孕育（见图3-12b）是将粒度为0.1～1mm（或小于2mm）的硅铁孕育剂加入质量分数为3%～5%的经过处理的水玻璃作粘结剂，填入ϕ20～50mm用0.05mm钢箔或0.1mm纯铜板卷成的管中，形成硅铁棒，将它自然干燥1～2天或200℃烘干2h，然后将此棒放在包嘴前50～80mm处，深入铁液10～30mm，通过铁液流对包嘴处硅铁棒的冲刷来达到孕育。此法衰退少；孕育剂用量的质量分数只为0.05%～0.20%，但此法硅铁棒制造麻烦，孕育剂量不易控制，对浇注工艺要求高。而喂丝孕育（见图3-13）则是将粉状孕育剂填入用铁皮或铜皮制成的ϕ3～5mm的管中，插入正在进行浇注的浇包嘴处或插入直浇道或浇口杯的铁液中，其进给可用改进的焊丝给料机或计算机控制，它能自动均匀地让孕育丝进入铁液；无衰退。孕育剂用量的质量分数可减少至0.08%以下。但孕育丝供应成本较高，进给孕育丝的控制系统要可靠。

图3-11 浇口杯孕育方法示意图

1—浇包 2—孕育剂（块） 3—拔塞 4—浇口杯 5—铸型 6—挡渣板

图3-12 浇包漏斗随流孕育、硅铁棒孕育方法示意图

1—漏斗 2—控制加入量的手柄 3—孕育剂 4—铁液 5—浇包 6—硅铁棒 7—进给控制器

6）把孕育剂用重力或气力加到进入铸型的铁液流中的“铁液流孕育”，也是一种不可忽视的无衰退的孕育方法。把孕育剂用重力或气力加到进入铸型的铁液流中进行孕育，如图3-14所示为示意图，可使孕育剂均匀进入铁液流，无衰退，效果比包内孕育法要好，孕育剂用量的质量分数可减至0.1%。采用此法最好在大量生产造型线上定点使用，控制系统要可靠。

图3-13 喂丝孕育方法示意图

1—浇包 2—铁液 3—孕育丝 4—卷丝盘 5—送进装置 6—导向管 7—铸型

图3-14 用重力或气力把孕育剂加到进入铸型的铁液流中的孕育方法示意图

1—造型线控制盘 2—启闭塞杆信号 3—铸型 4—给料器信号控制盘 5—压缩空气气路 6—给料器 7—铁液光学探测器

7）不可忽视无孕育衰退的型内孕育法。把孕育块（一定块度或成型块）放在浇注系统内（过滤芯上，直浇道底部或横浇道内），铁液进入就被孕育，如图3-15所示是型内孕育法示意图，采用此法，孕育均匀，无衰退，孕育剂用量的质量分数可降至0.05%～0.10%。但要求孕育块能连续均匀熔化，使流经的铁液不论先后都能得到良好孕育；另外，要防止渣孔的产生；由于孕育块放在浇注系统内，其浇注系统比普通的要大，将降低成品率。

型内孕育剂也可用于铸件的局部孕育，即在铸型局部放小孕育块或撒孕育剂粉，这样可明显减少铸件局部产生白口，作辅助孕育用。

图3-15 型内孕育（全部孕育）法示意图

1—直浇道（横截面） 2—孕育块 3—横浇道1（截面） 4—横浇道2（截面） 5—内浇道 6—过渡截面积（等于横浇道1的截面积） 7—过滤芯 8—横浇道 9—分型面

8）进行孕育处理时，孕育剂的加入量不宜过多，也不可太少。孕育剂的加入量是孕育处理工艺的一个重要问题，因为如果加入的孕育剂量不够，铸件会出现白口、麻口现象或晶间石墨组织，使强度不足；若加入孕育剂过多，则不但不会带来更大的孕育效果，反而浪费孕育剂、降低铁液温度、增加铸件的缺陷和成本。其加入量与铁液成分、温度及氧化程度、铸件壁厚、冷却速度、孕育剂类型及孕育方法有关，尤其以铁液成分，铸件壁厚及孕育方法的影响为最大。一般，铸铁要求牌号越高，则需要加入孕育剂的量越大。在用硅铁作孕育剂和用一般方法孕育时，所需的硅的质量分数大致为0.15%～0.30%（一般不大于0.30%），若以硅含量为75%的硅铁计算约为铁液质量的0.25%～0.70%。如果选用强化孕育剂，或采用瞬时孕育方法，则用量就可适当降低。

（5）孕育效果炉前控制的禁忌

1）用三角试块检查孕育前后试块白口宽度时，不可对不同牌号铸铁的白口宽度尤其是孕育前的白口宽度按相同宽度进行控制。孕育铸铁的炉前控制是一项很重要的工作。控制的目的是使孕育铸铁符合铸件的性能要求。炉前控制的主要方法是采用三角试块检测白口宽度。三角试块的形状和尺寸如图3-16所示。这种方法简单易行，且能较准确又迅速地反映出铸铁的石墨化和铸铁化学成分、性能的一些情况，因而得到普遍采用。表3-10是白口宽度与铸铁牌号的对应关系。可见孕育前的铸铁牌号越高，其白口宽度应越大，这是因为要达到越高的强度，孕育前铸铁的碳、硅含量也就是碳当量必须越低，这样就越易导致白口。所以在生产中对不同牌号的铸铁，为能在孕育后达到所要求的强度，规定有在孕育前白口宽度必须达到的一定数值，而不是不同牌号铸铁采用相同的白口宽度。这样，现场操作者就可根据三角试块白口宽度，较迅速并较准确判断铁液的化学成分和确定出较合适的孕育剂加入量；再通过孕育后试块白口宽度的检查，就可迅速得知孕育效果，从而可避免浇注后铸件性能不合格而出现废品。宜指出的是：尽管孕育前白口宽度越大，孕育后强度一般都越高。但是过度提高孕育前白口宽度也是不必要的，因为孕育前白口宽度大，就需在炉料中增加废钢量，同时孕育剂消耗也多，因此孕育前白口宽度的大小只要能保证铸件所要求的强度即可。孕育后的白口宽度和铸件的力学性能关系密切。各种牌号的孕育铸铁，为保证力学性能，孕育后白口宽度皆要保持在一定的范围内。从孕育前后白口宽度的差数可控制孕育剂的加入量，这个差数越大，则硅铁加入量越多，图3-17所示是某厂在生产实践中曾统计得出的用75%硅铁孕育时，三角试块上白口宽度变化的资料。该资料使该厂能很方便地用三角试块来控制该厂孕育铸铁的生产。有的工厂，将孕育处理后的三角试块的白口宽度控制在铸件壁厚的1/4～1/7；认为铁液温度在1400～1430℃时，加入0.1%的75%硅铁可降低白口宽度1mm，并以此“加一去一”的经验方法来控制孕育剂的加入量。当然，如果大多数生产孕育铸铁的工厂能做有心人，在自身长期生产应用中，能对不同牌号铸铁件孕育前后三角试块的白口宽度及其变化，做到勤观察、勤做记录、勤于查找带规律性的数据，并与生产的铸件质量及铁液质量紧密结合起来，必然可得出适用于该厂的各种牌号铸铁件最合适的白口宽度及孕育剂最合适的加入量。这样既可用来指导该厂生产，提高了业务水平，也是对铸造业作出的一份有意义的贡献。

图3-16 三角试块形状及尺寸

表3-10 孕育前后三角试块白口宽度与铸铁牌号的关系 （单位：mm）

2）用三角试块检查孕育前后白口宽度时，浇入试块的铁液不可缺代表性；用水激冷时，试块的温度不可太高；量取白口宽度或深度不可欠准。采用三角试块检查孕育前后的白口宽度B或深度A（参见图3-16b）是一些工厂常用方法。该试块是在铁液准备浇注之前，用取样勺取少量铁液浇入砂型（一般采用干型立浇，见图3-16c）中，冷却后敲断观察其断口。由于在该断面上有厚薄差异，故冷却速度有明显不同。在三角试块尖端，其冷却速度快，结晶依铁碳双重相图亚稳定系进行，得到的是白口组织；在试块的后端由于冷却速度慢，结晶依稳定系进行，得到的是灰口组织；在两者之间尚存在一些麻口组织。从断口尖端算起，到出现第一个麻点间的距离A称为白口深度。如果因白口深度不易准确量出，可测量出现第一个麻点处的试样宽度B，称为白口宽度。白口宽度或深度的变化实际上反映了铁液化学成分的变化，尤其是对于石墨化能力比较强的碳、硅的变化反映比较灵敏，所以可以用它来粗略地控制铁液的成分。这种方法的准确性与操作是否仔细有很大关系。因此操作中应注意：

①铁液的取样：取样勺必须深入铁液并进行适当搅拌，一方面可预热取样勺；另一方面使成分均匀，确保所取的样有代表性。另外，所取铁液也不宜太少，而且每次取样量应相差不大，以免浇注温度差别大，影响白口宽度或深度。

②试块浇注之后约经过1～1.5min即可从砂型中取出，清除表面粘砂后，如果试块温度已降到600℃附近，即呈暗红色，就可淬入水中。

图3-17 75%硅铁孕育对白口宽度的影响

③淬入水中时，一般宜将三角试块底部向下，水平浸入水中，待冷却后将试块敲断，观察断口处的颜色、晶粒大小，并测量出白口宽度或深度。整个过程大约3min左右就可以得出结果。