常規的球墨鑄鐵生產中，鐵中能否有硫化物和氧化物作為石墨結晶的核心，取決于原鐵水的純度和添加劑、保持時間和溫度以及冶金處理工藝和添加劑。

生產中通用的孕育劑是硅鐵，其中還含有鈣、鋇、鍶、錳和鋯等金屬元素。加入上述有反應能力的元素，目的是使其與鐵中的硫和氧結合，為石墨提供有效的非均質結晶核心。但是，鐵水中能起作用的硫和氧是有限的，孕育劑中的添加元素的作用，因而也是有限的。處理后可能形成的有效晶核的數量將制約孕育的效果。

為了增強孕育效果，推出了一種新型孕育劑，其中含有鈰（Ce）、鈣（Ca）、硫（S）和氧（O），見表I。已經證實，采用這種孕育劑，能使球墨鑄鐵的顯微組織，更為均勻，縮孔傾向較小，從而有較好的加工性能。
表1 新型孕育劑的化學成分（%）
Si Ca Ce Al S O
規格要求 70-76 0.75-1.25 1.5-2.0 0.75-1.25 ≤1.0 ≤1.0
典型實例 73 1 1 0.75 微量 微量


1．Ca- Ce -S –O的配合作用

孕育劑中的Ca和Ce，其含量已經調定到能使鑄鐵的白口傾向小，并能中和阻礙形成球狀石墨的微量元素的作用。孕育劑中含有少量的S和O，加入鐵水后，可以和Ca和Ce反應。

新型孕育劑的主要作用是：在加入金屬元素的同時，引進一定濃度的非金屬元素（S和O）。孕育劑中反應能力強的Ca和Ce與硫、氧作用后，就會產生較多的石墨晶核。硫有利于形成石墨晶核，氧則對孕育過程有重要的作用。

通過瞬時孕育處理，石墨生核過程中，將同時受益于鈣、鈰、硫、氧的協同作用。孕育處理時，鈣是首要反應元素，對共晶石墨生核有決定性的作用。均衡含量的鈰，可以中和有害元素的作用，產生穩定的金屬間化合物，且對硫和氧有強親和力，從而生成高度穩定的氧化物、硫化物和硫氧化物。在整個凝固區間內，此類含鈰的化合物都有助于改善生核條件，有益于孕育處理過程。

在球化劑、孕育劑和原鐵水之間反應并產生晶核的同時，上述晶核也一并起作用。

孕育劑成分的擬定，是要使球墨鑄鐵在減輕白口傾向和縮孔傾向的同時，還能強化石墨的生核條件。這種孕育的理念是新的，體現在加入硅鐵的同時還加入非金屬粉末，以使其有特殊的性能。

制造對韌性和沖擊性能要求較高的鐵素體球墨鑄鐵時，適于采用此種新型孕育劑。對于含硫量低的球墨鑄鐵，在轉包中用鎂處理的球墨鑄鐵或用喂線法處理的球墨鑄鐵，這種孕育劑特別有效。

2．石墨球數增多

用含鈣、鈰、硫、氧的新型孕育劑，能使球墨鑄鐵中的石墨球數增多，并可改善各種性能，如：

◆ 因避免了形成硬質碳化物，加工性能改善；
◆ 促進石墨和鐵素體形成；
◆ 減輕合金元素和微量元素的偏析；
◆ 減少凝固過程中的收縮；
◆ 提高韌性；
◆ 形成復雜的鑄件，不同部位的組織和性能比較均一。

大家都知道，瞬時孕育前保持了較長時間的原鐵水或加鎂處理過的鐵水，其生核能力會大為減弱。此種情況下，采用新型孕育劑能有效地提供新的晶核。

生產鑄態鐵素體球墨鑄鐵件時，強生核作用和石墨球數增多是使鐵素體含量多的前提條件。采用新型孕育劑，可使石墨球的尺寸有大、小二種，呈雙峰分布，這有助于減少收縮，并可在富含珠光體促進元素的偏析區沉積碳，以產生較多的鐵素體。這種情況，間接地使鑄件的加工性能改善。

3．鑄造廠的實際用例

這里，簡略地舉四個現場用例，供參考。

（1）鑄造廠A

A廠用感應電爐熔化，用蓋包法進行球化處理。原先用含鋯、錳、鈣的孕育劑隨流瞬時孕育。常遇到的問題是：在薄壁的復雜鑄件上出現碳化物和收縮過多。

改用親型孕育劑隨流孕育后，薄壁處的碳化物消除了，肥厚部位鉆孔后，微觀縮松也大為改善。

用原先的孕育劑時，球墨鑄鐵件2-3毫米截面上石墨球數為315個/mm2，改用新型孕育劑后則為602個/mm2。

改用新型孕育劑后，鑄件質量改善，廢品率顯著降低，孕育劑用量也比原先減少了25%。

（2）鑄造廠B

B廠用感應電爐熔化，用夾心法進行了球化處理，將孕育劑用于該廠的自動澆注系統，隨流孕育。
分別鑄造了5、10、20和40毫米厚的板狀鑄件，比較其石墨球數。采用新型孕育劑時，石墨球數比用含鍶（Sr）的孕育劑時多。

用新型孕育時，40毫米厚的鑄件上石墨球數為340個mm2，比5毫米厚的鑄件上的石墨球數（312個/mm2）還多。這說明在稍后的冷卻過程中，有二次生核作用，這對鑄件的厚壁部位特別有益。

采用新型孕育劑后，產生縮孔缺陷的情況減少，孕育劑的加入量也減到了低值。

（3）鑄造廠C

C廠生產厚截面球墨鑄鐵件，用感應電爐熔化，用蓋包法進行球化處理。制造厚大鑄件，有石墨漂浮、偏析、縮孔和球化不良等問題。用新型孕育劑和含鋇的孕育劑進行了試驗，在澆包中加入。

試驗結果表明：用新型孕育劑時，石墨球數為357 個/mm2，用含鋇孕育劑時則為187 個/mm2。用新型孕育劑時，鑄件金相組織中石墨球徑的變化范圍較寬，呈雙峰分布，使縮孔減少。

用新型孕育劑，石墨球徑較小，球化率提高了10%。還使晶胞間珠光體由25%減少到13%，相連的珠光體網（占25%以上）破碎成小片分散在鐵素體基體中。