鐵液澆注前，在一定的條件下(如一定的過熱溫度、化學(xué)成分、合適的加入方法等)，向鐵液中加入一定量的物質(zhì)(孕育劑)，以改變鐵液的凝固過程，改善鑄態(tài)組織，從而達到提高性能的目的，謂之孕育處理。孕育處理中的這種改變往往難以用化學(xué)成分的細微變化來解釋，工業(yè)生產(chǎn)中，孕育劑已得到廣泛的運用，但如何高效使用孕育劑仍然有待研究。本文就鑄鐵的孕育處理問題，通過文獻調(diào)研，作了總結(jié)與分析。
一、常用鑄鐵孕育劑中元素的孕育作用
(1)Si 能促進石墨化，一方面增加鐵素體含量；另一方面可固溶強化鐵素體。常與Ca同時使用以增強效果，含量一般選用ωSi=2.6%~3.2%。(2)Ca 通常與Si同時使用，適用溫度在1370~1430℃，但加入過量易產(chǎn)生渣眼缺陷。(3)Ba 能抑制孕育衰退，增強鐵素體的數(shù)量，含Ba的硅鐵不僅抗衰退性好，還對防止白口有效。(4)Al 能有效促進石墨化，但容易引起皮下氣孔，常和硅鐵一起使用提高效果。(5)Mn 有促進珠光體的作用，與氮一起作用時效果好，可使孕育劑(Zr系)的熔點下降，一般選用ωMn =0.2%~0.4%。(6)RE 鐵液中的含硫量對其效果影響較大，在鐵液中ωS = 0.035%~0.1%時效果較好，可細化石墨，抑制白口化。(7)Sr 有抑制白口化、增強石墨化的作用，在有Ca、Ce元素時效果差。Fe-Si-Sr系孕育劑在灰鑄鐵。ωS＜0.05%時效果好。(8)Zr 能促進石墨化。Fe-Si-Zr孕育劑較難熔解，對防止氮氣孔有作用，Mn元素對其熔解有一定的促進作用。(9)Bi 增加石墨球數(shù)，減少白口傾向，增加基體中鐵素體的含量，常與Fe-Si共同作用細化晶粒。另外，Bi-Cu孕育能促進退火過程中石墨核心的長大。二、有效孕育元素的選擇
1.一般的選擇原則(1)有效防止出現(xiàn)白口的孕育元素為：Ba、RE、Sr.、 Si。(2)有效促進石墨化的孕育元素為：Ba、Ca。(3)能抑制或減緩孕育衰退的元素為：Ba、Ca、RE。(4)促進孕育劑熔入鐵液的元素為：Mn、Mg。2.特殊的選用原則(1)防止大型厚壁灰鑄件產(chǎn)生裂紋可選用稀土硅鐵鎂合金，其成分為ωRE=13.24%~13.69%，ωMg=12.76%~13.11%，ωSi=38%~44 %，ωCa<4%，加入量為0.25%。(2)生產(chǎn)鐵素體球墨鑄件可選用FeSi72孕育劑，粒度為2~6mm，加入量為1.5%，同時加入0.16%純鋁進行復(fù)合強化孕育，效果較好。(3)防球墨鑄鐵孕育衰退，可選用一次孕育加入粒度3~8mm的FeSi75，二次孕育加入的粒度為0.5~2mm，三次孕育采用粉劑的辦法，加入量為0.3%~1%。(4)大斷面高碳當量、高強度鑄鐵可選用含鈦量為0.08%~0.15%的孕育劑；對高碳當量薄壁灰鑄鐵件應(yīng)選用硅鋇稀土合金孕育劑，可減少白口傾向，降低鑄件硬度，抑制孕育衰退等，效果較好，加入量為0.3%~1%。(5)RE-Si孕育劑消除白口的能力較強，但形成D、E型過冷石墨傾向較大，難以降低鑄件硬度。Si-Ba孕育劑消除D、E型過冷石墨，促使A型石墨形成的能力較強，因此兩種孕育劑搭配使用效果好。(6)鐵液中的硫含量對孕育處理影響較大。在含硫量高的鐵液中，一般使用石墨系(如電極屑)、N系(如Fe- Mn-N)孕育劑效果好；在含硫量低的鐵液中，Ce、Ca、Ba、N系(如RE-Si、Ca-Si-Ba、Fe-Mn-N、Ca-Si-Sr)孕育效果好。3.孕育劑的加入量(1)球墨鑄鐵一般比灰鑄鐵的孕育劑加入量要多。(2)孕育處理后的鐵液如果澆注時間較長，由于孕育衰退，其加入量應(yīng)增多。(3)薄壁鑄件容易產(chǎn)生白口，孕育劑的加入量應(yīng)相應(yīng)增多。(4)鐵液中的熔渣較多時，由于孕育劑一經(jīng)與渣子接觸，就會被裹住，難以熔化，因此加入量相應(yīng)增多。(5)孕育劑加入過量，會浮致熔渣過多鐵液溫度降低及由共晶團產(chǎn)牛的縮孔等問題。孕育劑塊度過大，將不能對鐵液均勻孕育，未熔解的孕育劑還會澆入型腔；塊度過小，則易氧化引起熔渣，還易發(fā)生孕育衰退。(6)隨流孕育法使用的孕育劑塊度較小，一般為0.2~0.8mm，加入量為0 .05%~0.2%；型內(nèi)孕育法的塊度一般要求≤0.25mm，加入量≤0.1%；其余孕育法加入的塊度一般為1~10mm，加入量為0.1%%~0.8%。4.孕育處理的溫度及其效果檢驗理論上石墨共晶溫度為1153℃+6.7×Si%。當理論石墨共晶溫度大于實際未孕育鐵液的最低共晶溫度20~40℃時，一般需要采用孕育處理。鑄鐵孕育處理效果的好壞可通過鑄件的力學(xué)性能、物理性能測定對比，還應(yīng)分析其金相組織的結(jié)構(gòu)，以確定最優(yōu)化的孕育處理。
