铸铁中碳化硅孕育预处理
采用碳化硅和硅铋孕育剂提高压壳石墨球数
32铸造技术2016年第2期0 引言为提高柴油发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放，世界各国特别是发达国家十分重视涡轮增压器的开发与应用[1]。
压壳作为大功率柴油机涡轮增压器的一个部件，在工作中主要承担将外界空气输入的作用，其本身工作环境较涡壳优越，不需要在高温环境中持续工作。
因此，其材质的选择一般采用普通的球铁即可。
然而，从铸造工艺来说，压壳与涡壳类似，是典型的壁厚不均匀件，铸件形状复杂，热节分布较为分散，铸件内部缩松倾向较大，特别是舌尖处。
为解决这个问题，在舌尖上方使用了发热冒口（见图1）。
冒口体积大，持续对舌尖及附近区域加热保温，使该区域冷却缓慢，共晶凝固时间长，核心少，铁液因缺乏核心不能顺利结晶而将结晶凝固时间延长，待进一步冷却过程中靠自发形核结晶[2]。
因此，该区域石墨球体积大、球数少，满足不了标准对石墨球数量的要求，压壳金相取样及检测位置见图2。
通过加入碳化硅预处理剂，调整孕育剂种类及加入量等方式，达到增加压壳石墨球数的目的，最终满足技术要求。
1 碳化硅及硅铋孕育剂增加石墨球数原理碳化硅的熔点为2 700 ℃左右，在熔炼过程中是不熔化的，而是溶解在铁液中，其反应方程式为：SiC+Fe→FeSi+C（非平衡石墨），SiC中的Si与Fe结合，C就是非平衡石墨，作为石墨析出的核心。
非平衡石墨使铁液的C不均匀分布，局部C元素过高，微区出现“碳峰”。
这种新生的石墨有很高的活性，其与碳的失配度为零。
因此，很容易吸收铁液中的碳，促使结晶核心增多。
碳化硅在铁液中的溶解受铁液搅拌程度、加入时间的影响，铁液搅拌程度越好、加入时间越早，碳化硅在铁液中溶解和扩散就越充分，改善冶金质量越明显[3]。
球化处理时，采用的是低镁球化剂。
球化剂中RE含量是1.2%左采用碳化硅和硅铋孕育剂提高压壳石墨球数■ 张尊乐 莫俊超 李晓军 蔡文彬摘 要：论述碳化硅及硅铋孕育剂增加石墨球数原理，从熔炼加入碳化硅和加入硅铋孕育剂方面进行实验分析，并对原始与改进后的孕育工艺进行对比。
碳化硅特性与铁液预处理及孕育过程
碳化硅的特性与铁液预处理及孕育过程大连理工大学周继扬1．对碳化硅的一般认识碳化硅（SiC）这种人造矿石，在1891年前由美国的E.G阿奇逊投入工业性生产以来，随着大家对其优异性能的逐步认识，它的应用领域逐步拓宽。
例如：1）利用它的硬度高特性，主要用做磨削材料；2）作半导体材料及元器件；3）因其导电性优良，故用它做电阻发热体；4）做电阻元器件，因它具有电阻随电压、温度变化而变化的电性能；5）它的主要成分C和Si都具有强的还原能力，所以，在冶金、铸造工业中用于炼钢的精炼剂、脱氧剂、熔化铁液的增Si、增C剂。
在此领域，也是工业碳化硅的主要用途之一；6）工业碳化硅的另一个主要用途是利用其极高的耐温性、稳定性、高导热与低膨胀性去制造高要求的耐火材料。
国外已于19世纪初已有含SiC的耐火制品在高炉上使用。
我国的SiC耐火材料是上世纪50年代由葫芦岛锌厂首先研制并生产使用的。
60~70年代，发展缓慢。
80年代初的调查，我国当时SiC年产不到3万吨。
用于耐火材料只占10%左右，也只用到冶金行业。
80作者简介：周继扬（1936~），男，大连理工大学1959年本科毕业。
博士，教授，博导。
主要从事铸造合金（特别是铸铁）及熔炼的教学与科研工作。
年代末，SiC年产量达八、九万吨。
那时的冶金行业使用新技术远比铸造业早，涉及范围宽，对SiC的性质认识也更深刻。
随着技术的进步，铸造生产对技术要求越来越高，此刻，从冶金向铸造转移技术或借鉴冶金行业的好经验也是十分自然，犹如水到渠成的事。
今天，SiC作为炼钢脱氧剂的广告已出现在近期国内一些铸造杂志上，说明铸造在进步。
2．铸造产业与SiC的关系国外的铸造工作者在上世纪二十年代，已有少数铸造界的先驱，在他们的工作中接触到了碳－硅这两种素材混合在一起使用的情况。
如早期出现的C、Si系类孕育剂的提出与使用就是在19世纪二十年代发生的。
1922年，一位美国人Crosby,用石墨和硅铁混合在一起加入浇包作浇包孕育处理，经反复的摸索，终于使处理后的铸铁、石墨形态均匀，近似于今天的A型石墨、珠光体基体、机械性能好过其他方法。
碳化硅在铸铁熔炼中的应用效果
碳化硅在铸铁熔炼中的应用效果摘要：碳化硅在工业上常用作磨料。
近年来,碳化硅开始作为铁液预处理剂应用于铸造生产中,它是一种低成本的预处理剂,铸造中使用的碳化硅纯度一般在90%左右。
碳化硅是一种由硅和碳元素在共价键中结合而成的非金属碳化物,化学式为SiC,形状为晶体,密度为3.2g/cm³。
关键词：碳化硅；铸铁熔炼；应用效果引言碳化硅作为合成材料具有高熔点,约2700°C。
根据不同的纯度,有不同的颜色。
碳化硅具有广泛的应用,其中高纯度的绿色碳化硅可用作磨料;部分碳化硅用作耐火、耐腐蚀的材料;冶金碳化硅黑色越来越多地应用于各种铸铁的冶炼中,并且可以作为异质核长时间存在,改善铸铁的可孕育性能。
1碳化硅材料及其特性由于SiC材料具有高弹性模量、中密度、低热膨胀性、高相对刚度、高尺寸稳定性和热性能各向同性以及力学性能，使得SiC材料在许多领域成为天然的超晶型和典型的均质多态，由于Si和c体系中两个原子的堆叠顺序的差异导致了不同的晶体结构，因此存在200多个(目前已知)均质多态族，称为3C-SiC和6位、2H-SiC， 6H-SiC碳化硅具有优异的物理和化学力学性能:高刚度(3 000 kg/ mm)可剪切红宝石的高耐磨性能，金刚石的热效率:导热系数是金属铜的三倍，比GaAs高8 ~ 10倍；这对于高性能SiC设备具有较高的热稳定性，并且在恒定的压力下无法溶解SiC化学性能:耐腐蚀性非常强，而且在室温下，SiC表面极易氧化，形成一层薄薄的SiO2，以防止进一步的氧化性。
在高于1700℃的温度下，氧化膜会熔化，并且会快速反应SiC的氧化作用会溶解在熔融的氧化材料中，其电性能大约是se的3倍，其电场强度是GaAs的2倍，饱和电子的移动速度是6H-SiC的2.5倍，比6H-SiC更宽的碳硅半导体是新一代全固态高温半导体导电率(比硅高3倍)和小(4%)作为新一代LED的理想材料，高性能碳化硅的电子材料早在1842年就被发现，但直到1955年，飞利浦实验室的leyla才开发出一种方法来生长高质量的硅晶体材料，在1987年，商业上制造的SiC基底已经进入市场，到21世纪，商业上的SiC应用在10年内得到了全面的扩展，无论是SiC晶体材料还是SiC的制造工艺，其中硅材料开始发展成为未来的主要半导体材料，在半导体领域将扮演不可替代的角色，并具有巨大的市场。
知识篇——碳化硅在废钢铸造技术中的应用，熔炼师傅请记清楚！
知识篇——碳化硅在废钢铸造技术中的应用，熔炼师傅请记清楚！联合铸造今天原工艺生产条件及存在问题在有些公司生产的某品牌系列柴油机发动机缸体缸盖铸件案列中（不镶缸套）有些铸件要求重 50～250 kg，平均壁厚为5 mm，材质HT250。
要求本体抗拉强度≥207 MPa，硬度179-241 HB，铸件不允许有砂眼、渣眼、缩松、裂纹等缺陷。
采用10吨中频感应电炉熔化铁液，过热温度为 1 510～1 530 ℃。
2012年前，配料时生铁:废钢:回炉料为5:2:3，熔炼时在中频炉底部1/3处随炉料加入50kg未经过高温煅烧的普通增碳剂，熔化过程中加入Si、Cu、Mn、Cr、Sn元素，出炉时加入硅钡孕育剂进行孕育处理，浇注时加入硅锶孕育剂随流孕育，浇注时间为18～22分钟。
原工艺生产的缸体缸盖熔炼时生铁及合金加入比例大，生产成本高，铸件组织粗大，A型石墨大小通常在3级左右，铸件本体强度及硬度散差大，铸件精加工表面R Z＞15，铸件机械加工性能差，气密性试验时铸件泄露率在2％以上，客户抱怨大。
因此，优化熔化工艺，改善铸件力学性能，提高铸件基体组织的致密性、改善铸件加工性能、降低生产成本成为笔者公司近年来面临的重点课题。
02优化发动机缸体缸盖熔化工艺的几种措施2.1 高温石墨化增碳剂+废钢的合成铸铁熔炼工艺生铁中存在具有遗传性的过共晶石墨，在熔化时，碳原子在原始石墨上生长造成石墨粗大且大小不均匀，石墨尖头的应力集中效应，降低了铸件的力学性能。
因此以生铁为主的配料工艺，即使加入较高的合金元素，铸件本体强度偏低，硬度偏高。
随着合成铸铁技术在铸造行业推广应用，笔者公司自2012年起成功试验推广“废钢+高温石墨化增碳剂+少量生铁”的合成铸铁工艺，代替了“生铁+普通增碳剂+废钢+合金”原生产工艺，生铁:废钢:回炉料=0.5:6.5:3，选用经过高温石墨化处理的晶体型增碳剂增碳，每炉分批加入150 kg。
采用合成铸铁工艺，消除了生铁中粗大石墨的遗传性，石墨大小为4～5级，石墨形态得到改善，使石墨分布更均匀，同时降低了铸件的缩松倾向，改善了铸件的加工性能。
浅谈铸铁的预处理
浅谈铸铁的“预处理”铸铁的预处理工艺，是为适应感应电炉熔炼的冶金特点而导出的。
大约在上世纪70年代后期开始应用于欧洲，随后，差不多与感应电炉熔炼铸铁的工艺同步发展。
感应电炉熔炼组织中含石墨的铸铁，采用预处理工艺，可以改善石墨结晶析出的生核条件，从而使铸铁的共晶转变温度提高，减轻过冷度，增加共晶团数量，还可以使铸铁力学性能参数值的波动范围缩小，改善铸件的加工性能。
预处理工艺的良好作用，已经由很多研究工作和实际生产条件下的考核所确认，目前，一些工业国家中，预处理工艺的应用面很广，可以说已经是感应电炉熔炼铸铁的常态工艺。
1980年、82年，笔者在美国造访过好几家用感应电炉熔炼铸铁的铸造厂，就没有见到一家不采用预处理工艺的。
2012年，我国灰铸铁件和球墨铸铁件的产量为3100万吨，占全世界这两类铸件总产量的43.5％，但是，据我的一管之见，采用预处理工艺的铸造厂却很少很少。
预处理工艺的效果是肯定的，但是，这项工艺从开始研发至今，毕竟只有四十多年，尽管一些工业国家进行了大量的试验研究工作，迄今为止，对其作用机制的认识，最多也不过是知其梗概。
工艺过程中，许多变数的影响都还有待深入的探索。
对于这项工艺，我的知识只不过是道听途说、人云亦云，更不可能有实践中的体验。
之所以来这里说说，是想给大家提个醒儿，所以标题就用了‘浅谈’两个字。
实际上，就我而言，‘浅谈’仍然是溢美之词。
一．预处理（Preconditioning）工艺的发端从上世纪60年代起，中频感应电炉有了重大的改进，晶闸管静态变频电源、逆变变频电源相继问世，热效率可达70％，加以灵活方便、环境保护等方面的优点，感应电炉的应用日益增多。
冲天炉熔炼铸铁，已经有二百多年的历史，我们对于铸铁质量的控制已经积累了很多经验。
一旦转而改用感应电炉，铸铁熔炼的过程大不相同，简单地沿用老经验就难以确保铸件的冶金质量，生产中就会不断出现新的问题，如：白口倾向大，石墨化程度不符合要求等。
铸铁的孕育处理
第三章铸铁的孕育处理孕育处理就是在浇注前或浇注过程中向金属液中加入少量的某种物质，以影响金属液生核过程,从而改变其凝固特性的处理工艺。
对于铸铁而言，孕育的目的是增加铁液中的石墨核心，以使共晶凝固，尤其是石墨的析出能在比较小的过冷度下开始进行。
其结果是提高石墨析出的倾向，并得到均匀分布的细小的石墨,从而使铸铁具有良好的力学性能和加工性能。
本章着重介绍铸铁孕育处理的理论基础及其在生产中的应用。
第一节孕育处理的理论基础自从孕育技术诞生以来，世界各地的铸造工作者便开始探询孕育处理的机理。
经过70多年的努力，尽管在许多理论问题上取得了重要进展，但是孕育处理的机理至今尚无一致的认识。
孕育处理的本质是在铁液中创造有利于石墨形核析出的热力学、尤其是动力学条件，因此孕育处理对铁液凝固过程的影响应该是多方面因素的综合作用。
根据人们目前的认识，它主要包括以下内容：（1）增加铁液中的温度起伏、浓度起伏和结构起伏，创造石墨均质形核的有利条件；（2）增加石墨非均质形核的核心；（3）减小渗碳体的稳定性。
1. 增加铁液中的三个起伏，创造石墨均质形核的条件铸铁同其它合金一样在液态始终存在温度起伏、浓度起伏和结构起伏。
当孕育剂加入到铁液中后，孕育剂颗粒从其周围的铁液中吸收热量，使其周围形成一个微小的低温区。
孕育剂颗粒在从其周围的铁液中吸收热量的同时被熔化消失。
由于孕育剂的主要成分为硅或碳，因此它熔化后并非消失得无影无踪，而是形成了高硅高碳的微区，这些微区在结构上保留了孕育剂物质的结构痕迹。
由此可见，孕育剂的加入增加了铁液温度、浓度和微观结构上的不均匀性，即极大地增加了铁液中的温度起伏、浓度起伏和结构起伏。
用电子探针测定铁液液淬后各元素的分布，证实了铁液无论是否经过孕育处理都存在碳硅的不均匀现象，而且这种不均匀现象呈周期性分布。
加入孕育剂后，浓度起伏明显增大。
孕育处理后铁液由温度起伏、浓度起伏和结构起伏到石墨形核析出需要一个微观的演变过程。
球墨铸铁孕育处理工艺
球墨铸铁孕育处理工艺孕育剂进入铁水后，外生晶核逐渐增加，在很短的时间内达到最高峰一即饱和孕育状态，然后随浓度起伏和温度起伏逐步消失等等原因，外生晶核逐渐减少，到一定程度，孕育衰退的不良后果就发生了。
为充分利用孕育处理的良好效果，除采用孕育效果强烈的长效孕育剂外，还要根据生产条件合理选用孕育工艺。
一种办法是选用低硅原铁水、大剂量孕育来延缓孕育衰退不良后果的到来，这种工艺要求配料含硅量低，而且铸件低温韧性不好；另一种办法是孕育剂加入铁水（或加入后形成的富硅层混合入铁水）的时刻尽量靠近铸件开始凝固的时刻，这就充分利用了饱和孕育状态，增硅很少，然而孕育效果十分强烈，这样就允许多用回炉料，也容易保证低温韧性。
炉前孕育属于前者，新兴的几种孕育工艺如漏斗包外孕育等属于后者。
炉前孕育虽然效果较差，但工艺简便，还有存在的必要。
常用的孕育工艺有炉前孕育、二次孕育、浇口杯孕育、漏斗包外孕育。
一、炉前孕育孕育剂通常是在球化处理后冲入热铁水时撒在出铁槽或扒渣后撒在铁水表面经搅拌而进入铁水的。
硅铁的粒度对孕育效果影响很大。
缎粒硅铁加入铁水很快溶解，短时内即产生大量石墨晶核、达到所谓的“饱和孕育”状态，但孕育作用衰退极快。
粗粒硅铁则溶解较慢，石墨最大有效核心数的出现以及石墨核心数的衰减都较慢，因此表现为孕育作用的有效时间较长。
为此，处理铁水量越多、铁水温度越高、越应选用块度较大的硅铁。
一般情况下，孕育硅铁的块度在3～12毫米之间。
孕育剂的加入量与孕育剂的加入方式、原铁水含硅量以及所获得球墨铸铁的基体、壁厚等因素有关，采用浇口杯孕育或型内孕育时，甚至可以在增硅量小于0.1%的情况下获得极好的孕育效果，但孕育剂由出铁槽加入时，希望孕育量大些，这是卤为在相同的最终硅量下，孕育量越大，所得的石墨越圆整、细小，孕育作用的有效时间也越长。
相同终硅量、不同孕育量下，孕育对石墨形态及基体的影响如图1所示。
图1 孕育量对石墨形态及基体组织的影响a）未孕育b）硅铁0.25% c）硅铁0.5% d）硅铁0.75% e）硅铁1%加大孕育量对抑制孕育衰退也有良好的影响，有试验表明，当孕育增硅量由0.2%增至0.7%时，孕育作用的有效时间可延长三倍。
铸造铸铁的生产工艺过程参数
铸造铸铁的生产工艺过程参数
在铸铁生产过程中，各种不同的铸铁都有不同的工艺参数要求。
现分述如下：
（一）孕育铸铁的生产工艺过程参数要求孕育铸铁要求得到细小的、短而均匀的、钝头的石墨，保证其同一断面的性能齐一性和不同断面性能均匀性。
其生产工艺的参数要求如下：
1．铁水熔炼温度1500～1550℃，稳定1530℃最佳。
以保证获得铁水的高纯度，消除石墨的遗传性，经孕育处理得到细小的，均匀的，短而钝头的石墨形态。
2．孕育处理温度，应保证在孕育处理过程中，使孕育剂迅速溶解于铁水中，并在微观中存在浓度差，保证在随后的冷却凝固的结晶过程中形成足够多的结晶核心，一般处理应控制在14500℃左右为佳。
3．浇注温度，一般据铸件壁厚确定以汽车铸件为例，据铸件壁厚形状不同，一般在1400～1440℃范围内。
综上所述，为保证孕育处理温度，前炉出铁温度不得低于1450℃。
如以5t/冲天炉为例，前炉出铁三包后，铁水前炉降温一般稳定在500C左右，则铁水过桥温度应在
1500℃以上，才能保证随后的处理参数。
这与熔炼控制温度是一致的。
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铸铁中碳化硅（预处理）（河南省中原轧辊责任有限公司）1、前言铁液的化学成分相同，熔炼工艺不同，获得铸铁的性能差异很大。
铸造工厂采取铁液过热、孕育处理、改变炉料配比、添加微量或合金元素等方法，提高铸铁的冶金质量和铸造性能，同时使力学性能和加工性能得到较大提高。
感应电炉熔炼铁液，可以有效地控制铁液温度，精确的调整化学成分，元素烧损少，硫、磷含量低，对于生产球墨铸铁、蠕墨铸铁和高强度灰铸铁非常有利。
但是感应电炉熔炼铁液的形核率减少，白口倾向大，易于产生过冷石墨，虽然强度和硬度有所增加，但铸铁的冶金质量并不高。
上世纪八十年代，出国考察学习的我国工程师，看到国外铸造厂电炉熔炼时加入黑色碎玻璃状物体，经过询问得知这是碳化硅。
国内的日资铸造企业也长期大量使用碳化硅作添加剂。
冲天炉或电炉熔炼铁液，加入预处理剂SiC的优点很多。
碳化硅有磨料级和冶金级之分，前者纯度高价格贵，后者价格低廉。
加入熔炉内的碳化硅转化成铸铁的碳和硅，一是提高碳当量；二是加强了铁液的还原性，[2]大大减轻锈蚀炉料的不利作用。
加入碳化硅可以防止碳化物析出，增加铁素体量，使铸铁组织致密，显著提高加工性能并使切削面光洁。
增加球墨铸铁单位面积石墨球数，提高球化率。
对于减少非金属夹杂物和熔渣，消除缩松，消除皮下气孔也有良好的作用。
2、预处理的作用2.1 形核的原理在Fe-C共晶系中，灰铸铁在共晶凝固阶段由于石墨的熔点高，是共晶体的领先相，奥氏体借助石墨析出。
以每个石墨核心为中心所形成的石墨+奥氏体两相共生共长的晶粒称共晶团。
存在于铸铁熔液中的亚微观石墨聚集体、未熔的石墨微粒、某些高熔点硫化物、氧化物、碳化物、氮化物颗粒等，都可能成为石墨的非均质晶核。
球墨铸铁的形核与灰铸铁形核没有本质区别，只是核心物质中增加有镁的氧化物和硫化物。
铁液中石墨的析出必须经历形核和生长两个过程。
石墨的形核有均质形核和非均质形核两种方式。
均质形核亦称自生晶核。
铁液中有大量起伏不定的，超过临界晶核尺寸的，近程有序排列的碳原子集团，可能成为均质晶核。
实验证明均质晶核的过冷度很大，必须主要依靠非均质晶核作为铁液中石墨的生核剂。
铸铁熔液中存在大量外来质点，每1cm3铁液中，仅氧化物质点就有500万个。
只有那些与石墨的晶格参数、位相存在一定关系的质点，才能成为石墨形核基底。
晶格匹配关系的特征参数称平面失配度。
当然只有晶格平面失配度小，才能够让碳原子容易与石墨晶核匹配。
如果晶核材料是碳原子，那么它们的失配度为零，这样的成核条件最好。
[1]表 1 晶格匹配失配度与形核能力的关系[1]Tab.1 Related to crystal lattice mismatch degree and nucleate ability失配度（δ）＜6% 6～12% ＞12%形核能力形核能力最强有形核能力形核能力微弱表2 一些物质某晶面与石墨晶面的失配度[3]Tab.2 Mismatch degree of a few crystal face and graphite crystal face物质δ%物质δ%物质δ%物质δ%物质δ%C 0 BaS 7.5 MnS 10.2SrO∙SiO2 3.5 β-Si3N4 43.9 LaS 1.5 CaS 8.3 MgS 12.5 CaO∙SiO2 7.5 CaO∙Al2O3∙SiO2 3.7BN 2.0 AlN 9.47 CaO 13.3α-Al2O3 11.4 SrO∙Al2O3∙SiO2 6.2 CeS 2.9 CaC2 9.9 BaO∙SiO21.5 β-SiO2 37.1 BaO∙Al2O3∙SiO27.1碳化硅在铁液内分解成碳和硅比铁液本身含有的碳和硅的内能大，铁液本身所含的Si溶于奥氏体中，球墨铸铁铁液中的碳，部分在铁液中形成石墨球，部分在奥氏体中尚未析出。
因此碳化硅的加入，有很好的脱氧作用。
Si + O2 → SiO2MgO +SiO2 →MgO∙SiO2 （2）2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2 （3）顽辉石成分MgO∙SiO2和镁橄榄石成分2MgO∙2SiO2与石墨（001）失配度高不易作为石墨形核的基底。
当经过含有Ca、Ba、Sr及Al与硅铁的孕育合金铁液处理后，得到：MgO∙SiO2 + X → XO∙SiO2 + Mg （4）4（2MgO∙2SiO2）+ 3X+ 6Al → 3（XO∙Al2O3∙2SiO2）+ 8Mg （5）式中X——Ca、Ba、Sr。
反应产物XO∙SiO2和XO∙Al2O3∙SiO可以在MgO∙SiO2及2MgO∙2SiO2基底上形成面晶，由于石墨与XO∙SiO2和XO∙Al2O3∙SiO2失配度低，利于石墨形核，有很好的石墨化作用。
能很好的改善加工性能和提高力学性能的作用。
[3] 2.2 非平衡石墨的预孕育：一般，通过孕育来扩大非均质形核范围，铁液中非均质形核的作用：①促进共晶凝固阶段C大量析出并形成石墨，促进石墨化；②减小铁液过冷度，减少白口倾向；③增加灰铸铁共晶团数或增加球墨铸铁石墨球数。
SiC是炉料熔炼过程中加入的。
碳化硅熔点2700℃，在铁液中不熔化，只按下列反应式融熔于铁液。
SiC+Fe→FeSi+C（非平衡石墨）式中SiC里的Si与Fe结合，余下的C就是非平衡石墨，作为石墨析出的核心。
非平衡石墨使铁液中C不均匀分布，局部C元素过高，微区会出现“碳峰”。
这种新生的石墨有很高的活性，它与碳的失配度为零，因此很容易吸收铁液中的碳，孕育效果极其优越。
由此可以看出碳化硅就是这样一种硅基生核剂。
铸铁熔炼时加入碳化硅，对于灰铸铁，非平衡石墨的预孕育，大量生成共晶团并提高生长温度（减小相对过冷度），有利于形成A型石墨；晶核数量增加，使片状石墨细小，提高石墨化程度减少白口倾向，从而提高力学性能。
对于球墨铸铁，结晶核心增多使石墨球数增加，球化率得以提高。
2.3 消除E型石墨过共晶灰铸铁，C型、F型初生石墨在液相形成，由于生长过程不受奥氏体干扰，一般情况下，容易长成大片状且分枝少的C型石墨；薄壁铸件快速冷却时，石墨会分叉生长成星状的F型石墨。
共晶凝固阶段生长的片状石墨，在不同化学成分和不同过冷条件下，生成不同形态和不同分布的A、B、E、D型石墨。
A型石墨在过冷度不大和成核能力较强的共晶团内生成，在铸铁中均匀分布。
细片状珠光体中，石墨长度越小，抗拉强度越高，适用于机床及各种机械铸件。
D型石墨为点、片状的枝晶间石墨，呈无方向性分布。
D型石墨铸铁铁素体量高，力学性能受影响。
但D型石墨铸铁奥氏体枝晶多，石墨短小卷曲，共晶团呈球团形，所以与相同基体A型石墨铸铁相比，往往具有较高的强度。
E型石墨是一种比A型石墨短小的片状石墨。
与D型石墨一样位于枝晶间，统称为枝晶石墨。
E墨容易在碳当量低（亚共晶程度大）、奥氏体枝晶多而发达的铸铁中产生。
这时，共晶团与枝晶交叉生长，由于枝晶间共晶铁液数量较少，析出的共晶石墨只有沿着枝晶方向分布，具有明显的方向性。
形成E型石墨的过冷度大于A型石墨小于D型石墨，它的粗细、长短处于A、D型石墨之间。
E型石墨不属于过冷石墨，经常与D型石墨伴生。
E型石墨的方向性枝晶间分布，使铸铁很容易在较小的外力作用下，沿着石墨排列方向呈带状脆断。
所以出现E型石墨，用手可以掰断小型铸件的边角，铸件强度大大下降。
随着含碳量的增加，形成细小枝晶间石墨所必须的冷却速度提高了，产生枝晶间石墨的可能性减少了。
熔液高度过热以及长时间保温会使过冷度增大，从而提高枝晶生长速度，使枝晶变长，方向性更明显。
用SiC对铁液做预孕育处理时，同时减小初生奥氏体的过冷度，此时观察到短的奥氏体枝晶。
消除了E型石墨产生的结构基础。
2.4 提高铸铁质量对于球墨铸铁，在球化剂加入量相同的情况下，用碳化硅进行预处理，镁的最终收得率较高。
用碳化硅预处理的铁液，如果保持铸件残留镁量大致相同，球化剂的加入量可以减少10%，球墨铸铁的白口倾向得到缓解。
碳化硅在熔炼炉内，除去（1）式反应所示在铁液中增碳、增硅以外，还进行式（2）、（3）的脱氧反应，如果加入的SiC靠近炉壁，生成的SiO2会在炉壁沉积增加炉壁厚度。
在熔炼的高温下，SiO2将发生式（4）的脱碳反应，式（5）、（6）的渣化反应。
3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 +4Fe + 3C （7）C + FeO → Fe + CO ↑（8）（SiO2 ）+ 2C = [Si] + 2CO（气态）（9）SiO2 + FeO → FeO▪SiO2 （渣）（10）Al2O3 + SiO2 → Al2O3▪SiO2 （渣）（11）碳化硅的脱氧作用，使得脱氧产物在铁液中有一系列冶金反应，减轻锈蚀炉料中氧化物的有害影响，有效的净化铁液。
2.5 碳化硅的使用方法冶金级的碳化硅，纯净度在88%-90%之间，在计算增碳与增硅时首先要扣除杂质量。
根据碳化硅的分子式，很容易得出：增碳： C = C/（C + Si）= 12 / (12 + 28) = 30% （12）增硅： Si= Si/（C + Si）= 28 / (12 + 28) = 70% （13）碳化硅的加入量，通常只要加入铁液量的0.8%-1.0%就可以了。
碳化硅的加入方法是：电炉熔炼铁液，在坩埚熔融1/3炉料时，加入到坩埚中部，尽量不要接触炉壁，然后继续加入炉料熔炼。
冲天炉熔炼铁液，可以将粒度1-5mm的碳化硅与适量水泥或其它粘接剂混合，加水制成团块状，经过烈日晒干后即可按批料比例下炉使用。
3、结束语近20年来，无论是载重汽车还是商务或家用小汽车，减轻整车重量始终是汽车研发的发展趋势。
在金融危机的市场颓势中，中国北方公司逆势而上，重型载重汽车出口北美，正是基于重载汽车轻量化的结果。
薄壁灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁件，厚壁的球墨铸铁件以及奥贝球墨铸铁件的应用，对铸铁冶金质量提出更高的要求。
碳化硅的孕育预处理对改善铸铁的冶金质量有良好的作用。
铸造专家李传栻撰文指出：预处理剂加入铁液后，可以观察到两种作用：一是碳当量提高；二是铁液的冶金条件改变，加强了还原性。
1978年，英国的B.C.Godsell曾发表其对球墨铸铁进行预处理的研究结果，此后，对预处理工艺的试验研究一直没有间断，现在这项工艺已比较成熟。
研究结果表明：对于灰铸铁，以SiC含量为85%～90%的冶金碳化硅效果最好；对于球墨铸铁则以SiC含量为97%～98%的结晶碳化硅效果最好。
[2]对于灰铸铁，碳化硅孕育预处理可以降低过冷度减少白口倾向；增加石墨核心，促进形成A型石墨，减少或防止产生B型、E型和D型石墨，增加共晶团数，得到细小的片状石墨；对于球墨铸铁，碳化硅孕育预处理则促进增加铸铁的石墨球数，提高球化率，改善石墨球的圆整度。
碳化硅的使用可以加强对氧化铁的脱氧还原作用，使铸铁组织致密从而增加切削面的光洁，使用碳化硅可以延长炉壁寿命，强化孕育效果，从而使各项技术均会得到提高使工艺出品率得到全面提升。