孕育劑和球化劑均是球墨鑄鐵（又稱韌性鑄鐵）生產中必不可少的添加劑。二者協同作用以實現所需的微觀結構和性能，但其核心功能、作用機制、成分組成及加入方式存在根本差異。
相似性
相同目的：改善鑄鐵性能
二者均旨在改變鑄鐵的微觀結構，將普通灰鑄鐵轉變為具有優異機械性能的高性能球墨鑄鐵。
均為添加劑
均以合金或化合物的形式加入鐵水中。
需精確控制用量
用量過少或過多都會降低鑄件質量。
工藝敏感性
加入溫度、處理方法及保護措施會影響吸收效果和作用發揮。
監測與控制
生產過程中需通過金相檢測和工藝控制來確認有效性。
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特征 |
球化劑 |
孕育劑 |
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核心功能 |
改變石墨形態：將片狀石墨轉變為球狀石墨。 |
細化石墨球和基體：使已形成的球狀石墨更細小、更圓整、分布更均勻；促進形成鐵素體基體，減少碳化物。 |
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作用機理 |
球化元素（Mg, RE等）與鐵水中的S, O等反球化元素反應，并在石墨結晶核心上吸附，改變石墨生長的界面能，強制其沿徑向生長成球狀。 |
石墨化元素（Si, Ca, Ba, Sr, Zr等）提供大量石墨結晶核心，促進石墨在鐵水中均勻形核和長大；脫氧、脫硫，凈化鐵水；促進碳化物分解，穩定珠光體或促進鐵素體形成。 |
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主要成分 |
球化元素：Mg (3-10%) 是核心，稀土(RE) (0.5-4%) 常用于輔助脫硫、抗衰退、細化。 載體：Si (30-45%)是主要載體（降低熔點、緩慢釋放Mg、提供孕育效果），Ca (0.5-3%)脫硫脫氧。 基體：Fe。 |
孕育元素：Si (70-80%) 是核心孕育劑。 強孕育元素：Ca (0.5-2.5%), Ba (0.5-2%), Sr (0.5-1.5%), Zr (0.1-0.5%) 等，用于增強孕育效果、抗衰退。 載體/基體：Fe。 |
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加入時機 |
在球化處理包中加入：在鐵水包中沖入或通過喂絲法加入。 |
在孕育處理包中或流槽/澆注前加入：在鐵水完成球化處理后，進入澆注包或流槽時加入，或在澆注前加入型腔內。 |
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加入量 |
較少：通常按鐵水重量的0.1% - 1.5%，加入（具體取決于Mg含量、處理方式、鐵水S含量等）。 |
較多：通常按鐵水重量的0.2% - 1.0%，加入（具體取決于鑄件壁厚、對基體要求、孕育劑類型等）。 |
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處理溫度 |
較高：通常在 1450°C - 1550°C加入，保證球化劑充分熔化和反應。 |
較低：通常在 1350°C - 1450°C 加入，溫度過高會加劇孕育衰退（孕育效果隨時間快速下降）。 |
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關鍵效果指標 |
球化率：球狀石墨所占的百分比（要求>80%）。 殘余Mg量/RE量：在有效范圍內。 |
石墨球數：單位面積內的石墨球數量（要求多而細小）。 白口寬度：減少或消除。 基體組織：獲得目標比例的鐵素體或珠光體。 孕育衰退時間：保持有效孕育效果的時間。 |
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對石墨的影響 |
形態改變：片狀 → 球狀。 |
尺寸與分布：球狀石墨更細小、更圓整、分布更均勻。 |
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對基體的影響 |
間接影響：主要通過影響石墨形態和碳活度間接影響基體。高Mg/RE可能促進碳化物形成。 |
直接影響：促進碳化物分解，穩定或促進形成所需的基體（如高Si促進鐵素體）。 |
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衰退問題 |
反球化：殘余Mg/RE不足時，石墨可能畸變（蠕蟲狀、團片狀）。 |
孕育衰退：孕育效果隨時間（溫度）延長而顯著下降，導致石墨粗大、白口增加、力學性能降低。 |
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典型代表 |
FeSiMg, Rare Earth Ferro Silicon Magnesium |
FeSi, CaSiBa, FeSiBa. |
總結
球化劑決定石墨能否從有害的片狀轉變為有益的球狀形態，這是球墨鑄鐵優異性能的基礎。
孕育劑對球化后的鐵水進行精細調整：確保石墨球小、圓且分布均勻，同時控制鐵素體/珠光體基體。
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