球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。
　　球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。
　　稀土能使石墨球化。使用鈰得到球墨鑄鐵件以來(lái)，先后許多人研究了各種稀土元素的球化行為，發(fā)現(xiàn)鈰是較有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。
　　對(duì)稀土的球化作用進(jìn)行了大量研制工作，發(fā)現(xiàn)稀土元素對(duì)常用的球墨鑄鐵成分（C3.6～3.8wt，Si2.0～2.5wt）來(lái)說(shuō)，球墨鑄鐵件很難獲得同鎂球墨鑄鐵那樣完整均勻的球狀石墨；而且，當(dāng)稀土量過(guò)高時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)各種變態(tài)形的石墨，白口傾向也較大，但是，如果是高碳過(guò)共晶成分（C>4.0wt），稀土殘留量為百分之0.12～0.15wt時(shí)，可獲得良好的球狀石墨。
　　根據(jù)鐵質(zhì)差、含硫量高（沖天爐熔煉）和出鐵溫度低的情況，加入稀土是必要的。球墨鑄鐵件球化劑中鎂是元素，稀土一方面可促進(jìn)石墨球化；另一方面克服硫以及雜質(zhì)元素的影響以保證球化也是須的。
　　稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明，當(dāng)干擾元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等總量為0.05wt時(shí)，加入0.01wt（殘余量）的稀土，球墨鑄鐵件以完全中和干擾，并可變態(tài)石墨的產(chǎn)生。中國(guó)絕大部分的生鐵中含有鈦，有的生鐵中含鈦高達(dá)百分之0.2～0.3wt，但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達(dá)0.02～0.03wt，故仍可保證石墨球化良好。如果在球墨鑄鐵中加入0.02～0.03wtBi，則幾乎把球狀石墨完全破壞；若隨后加入0.01～0.05wtCe，則又恢復(fù)原來(lái)的球化狀態(tài)，這是由于Bi和Ce形成了穩(wěn)定的化合物。

　　稀土的形核作用。20世紀(jì)60年代以后的研究表明，含鈰的孕育劑可使鐵液在整個(gè)保持期中增加球數(shù)，使終的組織中含有更多的石墨球和更小的白口傾向。經(jīng)研究還表明，球墨鑄鐵件含稀土的孕育劑可改善球墨鑄鐵的孕育效果并顯著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨球數(shù)增多的原因可歸結(jié)為：稀土可提供更多的晶核，但它與FeSi孕育相比所提供的晶核成分有所不同；稀土可使原來(lái)（存在于鐵液中的）不活化的晶核得以長(zhǎng)大，結(jié)果使鐵液中總的晶核數(shù)量增多。

2023.12.7  ZG