铸铁孕育述评
灰铸铁孕育处理注意事项
灰铸铁孕育处理注意事项展开全文灰铸铁用的孕育剂可以按功能、主要元素、形状等进行分类，在使用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时应禁忌四则：一则，禁止使用未烘干的孕育剂。
未烘干的孕育剂加入金属液中，会因其中的水分与金属液中的金属元素在高温下反应生成金属氧化物及氢，生成的初生氢溶入金属液会导致铸件皮下气孔等缺陷。
因此，孕育剂在使用前必须烘干。
二则，禁止使用纯硅或纯硅铁作孕育剂。
纯硅或不含钙、锶、钡、铝的硅铁不可用作孕育剂，其原因在于石墨靠铁液中析出的二氧化硅异质生核，而二氧化硅靠钙锶钡的硫氧化物异质生核，才能防止铁液的过冷和白口倾向。
应采用至少含ωCa1%～2%、ωAl0.05%～0.5%的、含ωSi为75%的硅铁作孕育剂，或采用硅－锆系、硅－钙系、硅－铈系、硅－钡系等高效孕育剂。
三则，孕育剂不可草率加入，要讲究方法。
孕育剂若漂浮在金属液面上会很快氧化而难以被金属液吸收。
因此采用冲入法时，应准确地加到铁液流与液面接触处或与浇槽接触处。
由于孕育方法对孕育效果有直接影响，因此还可采用浇口杯孕育、硅铁棒孕育、大块浮硅孕育、孕育丝孕育、铁液流孕育以及型内孕育等。
四则，孕育剂的粒度不宜过粗或过细。
若粒度过粗则不能较迅速地为铁液所溶化吸收，残余的未溶孕育剂颗粒混入铸件将恶化性能或导致报废。
粒度亦不宜过细，粉末状的孕育剂极易氧化烧损、失去孕育作用，而且会造成铸件夹渣。
对于含ωSi75%的硅铁孕育剂采用冲入法处理0.5T铁液、当铁液温度为1390～1450℃时，孕育剂的粒度以1～3㎜为宜。
若铁液量少或温度较低或用瞬时孕育方法时，粒度以0.2～2㎜为宜。
灰铸铁常用孕育剂的选用原则：I HAVE SAME SUGGESTION（1）降低白口深度。
低硫铁液时采用RE、Ca、Sr系孕育剂；高硫铁液时采用碳系或石墨。
（2）降低白口深度，提高抗拉强度。
采用石墨化和稳定化（含珠光体稳定元素）复合孕育剂。
采用石墨化孕育剂时，RE、Ca、Ba系较好。
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
（ ）。 ５ Ｓ
ｃ 强烈促进形成碳化物， ｒ 稳定珠光体 。 ｒ ｃ 的 加 入能提 高强 度 和硬 度 ， 加 入量 以不 出现 游离 但
碳 化物 为 限 ， 于高 韧性铁 素 体球 墨铸 铁要 严 格 对
限 制 （ ｒ 量 。对 于珠 光 体 球 墨 铸 铁 ， Ｃ） 当加 入 （ ｒ量 ０２ ０３ Ｃ ） ．％～ ． ％时 ， 即可起 到 显 著 的稳 定 珠
１０ ２ ） １０ ２
摘要 ： 综述 了球墨铸铁各种化学元素的作 用和成分 的控制范 围， 细介绍 了球墨铸铁 的球化与孕育处理工艺 。 详 分析 了单 加 纯 Ｍｇ Ｒ 或 Ｅ合金作为球化剂的缺点 ， 明球化剂应 以 Ｍｇ为主 、 Ｒ 说 以 Ｅ为辅 的原 因 ； 对冲入法 、 盖包法 、 喂丝法等球化 处理工 艺的优缺点进行 了比较 。 出了孕育处理对球墨铸铁生产的重要性 ， 指 列举 了球墨铸铁 常用孕育剂的成分范围， 并 介绍 了炉前一次孕育和多次孕育 、 瞬时孕育 、 随流孕育的特点 。 关键词 ： 球墨铸铁 ； 球化处理工艺 ； 孕育处理工艺 中图分类号 ：Ｇ ５ Ｔ ２５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ８４ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）４ ０ ３ — ６
往需要 进行脱 Ｓ处理 ；感 应 电炉熔 炼 由于不用焦 炭， 原铁液 州 Ｓ量一般在 ０ １％￣ ． ％。 （） ． ５ ０ ３ 不需要进 ０ ０
Ｒ Ｅ元 素 中和 ， 则会 引起球 化不 良。 Ｅ与 ｓ 否 Ｒ ｂ并
用 还可 以改 善大 断面件 的球 化 。
（ １微量 干扰 元素 。 １） 球 墨铸 铁 中常存 在 一 些 非 特 意加 入 的微 量
孕育过量的后果
铸铁件孕育过量的后果
1.铸铁件孕育过量造成的后果
1.1孕育过量，硅含量就高，超过一定值会出现硅脆，终硅量超标还会导致A型
石墨增粗；也易产生缩孔缩松，基体F量会增多；也会珠光体少，铁素体多，强度反而下降。
1.2 孕育过量，但终硅量不超标，易产生缩孔缩松，组织细化，强度提高。
1.3孕育量过大，会导致凝固过程中石墨析出减少，铸铁膨胀量减小，增加共晶
团造成补缩不畅，液态收缩变大，导致缩松的产生。
1.4球铁过多的孕育，会使共晶团数增加疏松倾向加大，所以有一个合理的孕育
量，要在金相下看共晶团的数量是否过少或过多，也就是承压件为什么注意孕育量的原因，还有过共晶球铁孕育量过大就会石墨漂浮。
2.铸铁件孕育的机理
2.1球铁缩松一般是由于冷却速度缓慢，凝固时间长，使铸件中心出现石墨畸变、
球数减少、石墨球大造成的，球化剂可防止球化衰退，但必须进行铁水预脱硫，提高残余镁量，控制残余稀土量，添加微量元素，强化孕育等工艺措施。
2.2冲球铁孕育时，原铁水硅含量较低，给你提供了加大孕育的条件，不同人的
孕育加入量可能不一样，包内+随流+瞬时诸多孕育其结果可能不一样，有恰到好处的，也有不足的。
3.铸铁件孕育剂的加入量
3.1孕育剂的作用：促进石墨化，改善石墨的形态分布与大小，减少白口倾向，
提高强度。
3.2孕育剂的加入量：包内冲入0.3%，型内0.1%，总共0.4%。
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺摘要：中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上，与美国相比，同一球墨铸铁件的抗拉强度相差不大，但延伸率和冲击值较低，力学性能达不到要求，已成为生产高强度、高韧性球墨铸铁的瓶颈。
本文通过严格控制材料化学成分、优化冶炼工艺和孕育工艺等措施，生产出了满足qt600-10性能要求的铸造状态铸件。
关键词：球墨铸铁；球化处理工艺；孕育处理工艺1前言中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上。
与美国相比，同一牌号球墨铸铁的抗拉强度相差不大，但伸长率和冲击值均较低，说明我国球墨铸铁生产原液态铁的冶金质量还有待提高。
技术水平有待提高。
高强度、高韧性球墨铸铁已成为qt600-10、qt700-5等高性能球墨铸铁生产的瓶颈。
qt600-10铸态生铁具有成本优势大，抗拉强度和伸长率高，但不易控制，需要发展相对稳定的球化工艺和合金，以保证高强度和高伸长率。
2化学成分的选择Qt600-10具有高强度、高伸长率的特点。
考虑到最大的经济性，铸造工艺可以满足技术条件，但必须严格控制化学成分。
化学成分选择如下：1)碳当量选择碳当量主要是为了提高铸件性能，消除铸件缺陷，获得良好的铸件，提高力学性能。
一般来说，碳当量的选择接近共晶点。
2)球墨铸铁中的锰、硫和氧在球化过程中可以中和镁和铈，少量的锰可以起到合金化元素的作用。
为了保证高伸长率，欧姆(Mn)的控制范围为：0.4%~0.6%。
3)磷和磷不影响石墨的球化，但可溶于铁溶液中，降低了铁溶液的共晶温度和凝固起始温度。
容易发生偏析，(P)一般控制在0.05%以下。
4)硫硫是抗石墨球化元素，在稀土和镁中加入铁和硫化物部分，其余的球化，属于有害杂质，(S)一般控制在0.02%以下。
5)加入少量铜可以改善铸件截面结构的均匀性，对基体有固溶强化和沉淀硬化的作用。
铜的质量分数一般控制在0.3%~0.5%之间。
6）加入微量元素锡和质量分数0.04%~0.08%，基体中珠光体含量显著增加。
常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用及有效孕育元素的选择
常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用及有效孕育元素的选择一、常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用(I)Si能促进石墨化，一方面增加铁素体含量；另一方面可固溶强化铁素体。
常与Ca同时使用以增强效果，含量一般选用ωSi=2.6%~3.2%o(2)Ca通常与Si同时使用，适用温度在1370~1430C。
，但加入过量易产生渣眼缺陷。
⑶Ba能抑制孕育衰退，增强铁素体的数量，含Ba的硅铁不仅抗衰退性好，还对防止白口有效。
(4)AI能有效促进石墨化，但容易引起皮下气孔，常和硅铁一起使用提高效果。
⑸Mn有促进珠光体的作用，与氮一起作用时效果好，可使孕育剂(Zr系)的熔点下降，一般选用CdMn=0.2%~0.4%o(6)RE铁液中的含硫量对其效果影响较大，在铁液中ωS=0∙035%~0∙1%时效果较好，可细化石墨，抑制白口化。
(7)Sr有抑制白口化、增强石墨化的作用，在有Ca、Ce元素时效果差。
Fe-Si-Sr系孕育剂在灰铸铁。
3S<0.05%时效果好。
(8)Zr能促进石墨化。
Fe-Si-Zr孕育剂较难熔解，对防止氮气孔有作用，Mn元素对其熔解有一定的促进作用。
(9)Bi增加石墨球数，减少白口倾向，增加基体中铁素体的含量，常与Fe-Si共同作用细化晶粒。
另外，Bi-CU孕育能促进退火过程中石墨核心的长大。
二、有效孕育元素的选择1 .一般的选择原则⑴有效防止出现白口的孕育元素为:Ba、RE、Sr.、Si o⑵有效促进石墨化的孕育元素为：Ba、Ca o⑶能抑制或减缓孕育衰退的元素为：Ba、Ca、RE o⑷促进孕育剂熔入铁液的元素为：Mn.Mg o2 .特殊的选用原则⑴防止大型厚壁灰铸件产生裂纹可选用稀土硅铁镁合金，其成分为ωRE=13.24⅜~13.69⅜,ωMg=12.76%~13.11⅜1ωSi=38⅜→4%tωCa<4%,力口入量为0.25%o⑵生产铁素体球墨铸件可选用FeSi72孕育剂，粒度为2~6mm,加入量为1.5%,同时加入0.16%纯铝进行复合强化孕育，效果较好。
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。
孕育处理在铸铁件生产实践中的应用
好采用随流孕育。在炉前孕育处理时，一般在冲天炉的
内可获得较好的孕育效果。
团， 使球墨铸铁 的组织更 加均匀 ，提高球 墨铸铁 的塑性
和韧性 。
第三 ，确定一 个最 佳 孕育 量 ，对 于灰 铸 铁件 ，一
般控制在 ０ ３ 一 ． ％，应注 意不要 盲 目增 加孕育 ． ％ ０６
量 ，否则 过高 的孕育量会 增 加铁 液 的粘 度及 夹 渣 、缩 孔 、缩松 的倾 向。
后面就笔者 的实践经验有 选择性地 阐述 ，以便更好理解
一
铁液 中， 而改善铸铁 的组织 与性能 ，而这 些性能 的改 从 善 与化学成分的变化并 无明显 的内在关 系。笔者就此 曾 经做过一 个 比较 典 型 的试 验 ，对 电炉 中 Ｗ。 ．％ 的 ＝１７
Ｈ ２ ０原铁 液 进行 ０３ 的孕育 处理 ，浇 注三 角试 片 ， Ｔ５ ．％ 然后计算上述三角试 片的终硅含量 ，并将 电炉原铁液 的 硅 含量调整到该三 角试片的含硅量水 平 ，浇注 同样 的三
Ｂ 、ｓ—ａ ａ ｉ 等孕育剂具有 比较好的抗衰退性能 ，属 于长效 ｃ 孕育剂 。Ｓ—ａ ｉ 是我厂 目前正在使用的孕育剂 ，也是笔者 Ｂ 推荐使用的 ，虽然市场 价格偏高 ，但实 际应用效果一 直
４ 灰铸铁、球墨铸铁件的孕育处理方案 ．
对于灰铸铁件 的孕 育 ，采用 冲天 炉熔炼 的原 铁 液， 应根据炉料配比及合金熔 炼损耗经验 数值 ，确定合 理的 孕育量。电炉熔炼 的原铁 液 ，与冲天炉熔 炼的原铁 液有
孕育处理灰铁球铁 几点实践体会
孕育处理灰铁球铁几点实践体会孕育处理就是在铁液进入型腔前，将孕育剂加入到铁液中，从而改善铸铁的组织与性能，而这些性能的改善与化学成份的变化并无明显内在关系。
笔者就此曾经做过一个比较典型的实验，对电炉中HT250原铁水含硅量为1.7％的铁水进行0.3％的孕育处理，浇注三角试片，然后计算上述三角试片的终硅含量，并将电炉原铁水的硅含量调整到该三角试片的含硅量水平，浇注同样的三角试片，将两个三角试片进行断口比较分析，可以看到，前者经过孕育处理的试片断面发亮，晶粒比较均匀细密，大约有3mm左右白口，而未经孕育处理的试片断口灰暗，白口较大，大约有5mm左右，由此可见两种试片虽然化学成份相同，但经过孕育处理之后区别很大。
孕育处理对改善铸件的性能具有重要作用，总结起来，对灰铸铁铸件，孕育的主要作用体现为促进石墨化，减少白口倾向，增加共晶团数，促进A型石墨和细片状珠光体的形成。
对球墨铸铁，孕育处理的作用主要体现在减少白口倾向，促进石墨析出，提高抑制共晶渗碳体，提高石墨球的圆整度，增加单位面积石墨球数，细化共晶团，使球墨铸铁的组织更加均匀，提高球墨铸铁的塑性和韧性。
孕育剂和孕育方法的分类进行孕育处理的孕育剂按成份可分为多种，这里不再详述。
需要指出的是Si－Fe孕育剂由于价格低廉，是目前在我国国内应用非常广泛的孕育剂。
它的缺点主要是衰退比较快，8－10分钟就可衰退到未孕育状态。
Si－Ba、Si－Ca等孕育剂具有比较好的抗衰退性能，属于长效孕育剂，Si－Ba是笔者厂家目前正在使用的孕育剂，也是笔者推荐使用的，虽然市场价格偏高，但实际应用效果一直比较理想。
孕育方法按照操作时间上可分为炉前孕育和滞后孕育，在具体操作手段上又可以分为随流孕育、包内孕育、硅铁棒孕育、型内孕育等，应根据生产铸件的实际情况来选择不同的方法。
对这些孕育方法，本文将在后面的篇幅中就笔者的实践经验有选择性地阐述，以便更好理解一些孕育方法在生产实际中的操作过程和作用。
球铁孕育
何谓孕育？为何球铁铁液要进行孕育处理？石墨铸铁(石墨呈片状、蠕虫状或球状)处在液态时，它是一种碳原子溶解于铁的溶液。
如果不添加其它合金而且冷却速度极慢时，按照铁—碳(石墨)双重相图碳将以石墨形式析出。
然而，铸件凝固时却往往偏离这一规律。
在工业生产条件下，由于金属炉料的质量、铁液的熔炼和处理以及添加合金等因素的综合影响，致使其凝固路径变得复杂，最终得到“铁—渗碳体—石墨”的复合物。
薄壁铸件出现典型的高冷却速度，有利于碳和铁反应形成共晶渗碳体(碳化铁)。
炉料(如废钢或部份生铁等)带进的铬和锰，亦会促进这种反应。
这些元素及其它如V、Mo、Nb 等元素将偏析于晶界，形成晶界碳化物。
而且，对球铁而言，由于加镁球化处理会使铁液倾向于以“铁—渗碳体”的亚稳定路径凝固，因而增加形成碳化物的风险。
(值得指出，球铁发明人之一Keith Millis先生，就是把镁加进铁液制取具有白口组织的“镍硬铸铁”的。
) 球铁是按外生过程凝固的，整个过程是在被称为“晶核”的形核点(基底)开始的。
碳原子在这些晶核上以六角形石墨结晶形式析出，开始时是直接与铁液接触而长大的。
随后在凝固过程中，会在这个长大中的石墨球上结晶形成一个奥氏体壳，从而形成一个凝固了的晶胞，这晶胞会继续长大并很有可能与其它晶胞合并而形成固体岛状物在铁液中漂浮。
在这过程中，晶界间金属液中会富集诸如Cr、P、Mn、V、Mo等元素，而与此同时，C及Si为主的其他元素的含量则会降低。
剩余液态中有害元素含量增加会导致形成复杂碳化物以及其他有害相，如斯氏体(磷化物共晶体)等，而此情况则受晶核初始数量(随后是晶胞数量)的影响。
要减少晶界残余元素富集，解决方法之一是大幅度增加正在凝固的晶胞数量，从而减少晶胞间的液体体积。
然而在大部分情况下，此措施要与精选这些残余元素含量很低的炉料相结合。
Sorelmetal高纯生铁的化学纯度特别高，正好满足这一要求。
众所周知，球铁的球墨数量少时，球墨一般较大而圆整度较差，此情况会损害铸件的力学性能。
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1 铸铁的孕育 现代机器制造业对铸造合金的要求越来越高，铸铁是最广泛而又最廉价的结构材料，它在这方面占有特殊的地位。 随着铸铁孕育实践的发展，对铸铁的兴趣，如同对结构材料那样已经大大减退了。 如果说不久前在使组织的均匀性和机械性能方面或者在消除铸件个别部分的白口方面得到某些提高还是对铸铁进行变质处理的目的的话，那末，在当前则是用变质处理方法解决一系列复杂的问题，其中包括高强球墨铸铁的制取；蠕墨铸铁的制取；可锻铸铁退火制度的强化；合成铸铁的应用。 虽然新牌号高机械性能铸铁的应用非常重要，但是，直到目前，它们在我们的工业中还没有得到足够广泛的推广。一方面是由于所需的孕育剂的生产量有限；另一方面则是因为孕育处理结果不稳定。 在铸铁的应用方面，近年来变质处理概念本身已经发生重大的演变，又分成了石墨化处理，球化处理，反球化处理，以及稳定化处理。 因此，用石墨化剂，球化剂，稳定剂这些专有术语取代变质剂这个笼统概念也就是合理的了。 同时，对于铸铁各种各样的孕育过程来说，总的情况就是通过往铁水中加入小量活化剂而使铸铁组成相的分散度和形态发生变化。材料的力学性能，工艺性能和使用性能的重大变化就是因为相应相和组织的转变。 尽管许多学者在发展铸铁孕育理论方面作了许多工作，但是，直到目前为止，这一过程的许多理论都还未搞清楚和有争论。本文将论述这些问题的某些方面，首先是元素孕育剂与铸铁中的杂质相作用的条件，以及这些作用的产物对现有金属的组织和性能的影响。
1． 石墨化孕育 早先被称之为铸铁孕育的石墨化孕育是最古老的影响铸铁组织形成过程和性能的工 艺手段。虽然如此，这个过程的许多方面仍然没有被查明和存在着争论，包括不同元素对石墨化的影响，及其作用机理在内。 研究者们是把单个元素或化合物的孕育（石墨化）作用同各种各样的因素联系在了一起，从而得出了不同的假设和理论： A． 精炼理论。按照这个理论，孕育剂的影响是其对熔体的精炼和脱气作用。 B． 分散粒子（包括脱氧，脱硫和生成氮化物的反应产物）悬浮体对熔体的孕育或接种理论。 C． 孕育剂被吸附在熔体界面上的吸附理论。 D． 合金化理论。它是将元素的石墨化作用机理同其对状态图的临界点位置，相组成以及进行相变的特性的影响联系到了一起。 2
E． 把元素的石墨化作用同其对熔体里碳的活性的影响等联系在一起的理论。 虽然这些理论或假设都有其自己的拥护者，并且都有一定事实和观察结果做依据， 但是其中任何一个理论本身都不能解释孕育的主要和相伴过程的所有现象。 许多研究者（罗尔，托敏，Η.Γ.季尔索维奇等）曾试图使元素的石墨化作用同其在门德列耶夫周期表中的位置之间建立某种联系。然而分析一下他们提出的图表就可看出它的不完美性。例如，硼在其中是属于最强的石墨化元素，氮属中等石墨化元素，而钙，钡，镧和钛则属白口化元素，这多半与这些元素的实际作用特性相反。 Β.Κ.格理哥洛维奇则是把合金化元素对铁和钢的石墨化或碳化物生成趋向的影响同相应碳化物的电子结构以原子间键的强度联系起来。如果渗碳体中的铁被电正性更大的金属原子所取代，那么，由于生成热的提高这一被合金化了的渗碳体的稳定性将增大，碳化物在钢和铁中的生成将被加强，而石墨的生成将被减弱。然而，当加入铌，钽，锆，鉿，钒时会生成比渗碳体强得多的NbC, TaC, TiC, ZrC, HfC型碳化物，它们能成为石墨生成并开起石墨化的中心。 比铁的电负性更大的金属（例如Ca,Ni）在取代渗碳体中的铁的同时降低碳化物的稳定性，并促进石墨化。这些元素，如铝，硅，磷和一定程度上的硫会成为具有Pσ-外壳的离子Al3+, Si4+, P5+, S6+ 溶于铁中的同时，稳定α-，δ-溶液和具有相近序数合金的о.ц.к.。它们将从熔液将碳（C4+）置换出来，提高它的活性，以及促进石墨化{160}。 在大多数情况下，任何一个元素的孕育作用都要比其合金化作用强的多，然而这一作用特点始终也没有查明白。 早先曾经指出：结晶时液相的稳定性在很大程度上与其纯洁度和成分的均匀性有关。提高熔体的纯洁度和均匀性会使铸铁过冷，而脱氧，脱硫和脱氮产物对铁液的“接种”又将提高共晶体的结晶温度，促进石墨化。 熔体过热的作用都是使铸铁的纯净度提高，因为它会导致过剩相（包括石墨“碎片”团）的溶解。在高温度铁水随后的冷却过程中，会使熔体的物理化学性质发生变化，并伴以新的有助于晶核相起作用的分散相（氧化物，硫化物，氮化物）的生成。 所产生的晶核相的活性决定于它从液相析出的温度范围，它在共晶体快结晶时的分散率在很大程度上关系着这个温度范围；关系着它的密度，因为密度决定着粒子从溶液浮起的可能性和强度；关系着基本相在其上结晶的晶核的组织适应性；以及关系着晶核析出时晶核-熔体界面上液体成分的变化特点。 众所周知，溶解于铁水中的气体（氧，氮，氢）有助于结晶时铁水的过冷。 研究者们一是把氧稳定碳化物的作用与碳的热力学活性因其的降低联系了起来，二是与石墨化添加剂的氧化联系了起来，三是与氧在石墨团上的吸附联系了起来。 3
氮会在猛烈占据液体群聚团界面处适于晶核生成位置以及提高铁水表面张力的同时，阻止结晶中心晶核的生成。 由此可见，往熔体中加入能降低这些元素（O2，N，H）含量或者能与它们生成稳定化合物的添加剂，就应当使石墨化倾向得到强化。 许多观查结果证实了这一推断。氮的负面影响可以通过加入小量硼（图1），铝，钛和锆（也即能与氮结合成稳定氮化物的元素）的办法加以中和。 当加入镁，锆，镧族元素和钇时可以降低铁水的含氢量。 氧化物（特别是SiO2）的成核作用，以及它们对石墨化倾向的强烈影响的间接证明是从对用酸性和碱性渣处理过的低硅轧辊铸铁的金相组织研究结果看到的[1]。
图1. 加入硼和氮对灰铁(3.23% C; 1.93% Si; 0.54% Mn; 0.06% S; 0.066% P）白口趋向的影响： a-0.006% N; b-c-0.013% N; c-0.004$ B; d-0.01% B
按照试样的白口曾经确定：与碱性渣不同，用酸性渣处理过的铸铁其纯白口区得到了明显的减小。 按照A.De Si的资料，悬浮的SiO2粒子在铸铁的石墨化过程中扮演着重要的角色。在这种条件下，为了析出片状石墨，成核相必须具有像二氧化硅那样的六方晶格，而为了析出球状石墨，则必须具有立方晶格。 M．马鲁雅马发现：用刚玉坩埚重熔和缓冷的Ni-C合金（2.43% C, O.OO7% S, 其余为Ni）锭中，基体是被片状石墨所贯穿, 而用石墨坩埚进行重熔则导致了球状石墨的生成。 这一系列研究巩固了硅及其合金-75%的硅铁-是灰铁最有效的脱氧剂和孕育剂的观念，也就保证了它在许多国家的铸造车间为此目的的优先应用。 4
另一方面，近年来，在许多人的著作中, 对已形成的硅铁中的硅是铸铁最重要的石墨化孕育剂的观念提出了怀疑或者甚至完全否定。同时，使这样一个观念得到了发展，即硅铁的石墨化作用与其说决定于硅本身，不如说取决于所存在的、能在熔体中生成MeC2型类盐的、会被分解并析出活性石墨的不稳定碳化物的杂质—周期表第二族金属—以及铝。同时推测，这种碳化物的晶格与石墨结构相近也有助于它们去完成晶核相的任务。 与这种绝对断言相反，哥尔德什金的研究证明纯硅也有石墨化作用，只不过要比石墨，工业75硅铁合金及碳化硅弱的多（图2）。 应当指出的是：当把纯硅加入到用镁进行过孕育处理的铁水中时，它的石墨化能力将急剧增大。如同从图2可以看出的那样，加入具有晶体结构的，与在共晶式结晶过程中生成的石墨相同晶的结晶石墨，是石墨相的最佳铺底物。然而由于这种晶种的寿命有限，特别是将其加入到高过热铸铁中时，因此需要补充加入“金属”孕育剂。
图2. 硅和含硅合金的石墨化能力与石墨的对比 铁水成分: 3.5% C; 1.63% Si; 0.69% Mn; 0.025% S; 0.035% P: 1-不进行孕育; 2-金属硅; 3-ФС75; 4-SiC; 5-石墨。 每种都按铁水重量的0.3% 加入。 I-完全石墨化区； II-过渡区； III-纯白口区
加入小量硅可能有石墨化作用这一点，不仅应该从这时会因碳（石墨）被硅置换而造成微量硅的局部富积，从而导致熔体的微观不均匀性这个角度去看，而且应该从会在熔体中生成碳化硅质点的立场去观察。 当熔体随后冷却时，SiC质点的分解将导致晶种石墨相的析出。M.杰克洛[4]的试验证明：在高硅铸铁的熔体里会生成SiC，而在Warna召开的第48届国际铸工大会的一篇报告[5]中，则列出了在普通灰铁中 5
也有SiC生成的试验证据。 更早一些时间就曾有人[2-4，7]指出：在用钙及其合金处理过的铁水中，能够生成像盐一样的，以及由于它随后的分解而能起石墨化晶种作用的碳化钙质点。 当用硅钙处理过的铁的新鲜断口与空气中的水或湿气接触时会放出乙炔气味就是这一点的证明。 此外，钙在硅铁中的含量过多（高于1.5%，按[7]的数据）是不理想的，因为加入粒子表面的渣化会导致孕育剂反应性能的下降。 至于往硅铁组分中加入铝的有效性问题，研究者们存在很大的分歧。[2]的作者否定硅铁中的小量铝有孕育作用，而许多研究者则强调它们有好的影响。 按照[10]的资料，纯铝是最弱的孕育剂，将其加入到硅合金中的良好作用在于：由于会生成氧化物保护膜，因而能提高活性添加剂在铁水中的吸收率。许多日本研究者也持有类似的观点，他们所强调的是复合合金中的铝对孕育剂寿命的有利影响。 为了更准确的说明这一点，雅. 叶. 哥尔德什金等人曾进行了两组试验, 第一组试验是用一半铁水研究往ФС75（75#硅铁）补充小量铝的作用，第二组是研究铝和氮对灰铁（3.65%C; 1.75%Si; 1.13%Mn; 0.06%S; 0.06%P）白口倾向的单独影响和共同影响。氮是以氮化锰形态加入的。为了保证化学成分的同一性，是直接将锰的预配料加入铁水包中。曾经确定：同单一硅铁相比，补充加入小量铝对白口倾向的减小不大，其晶粒特性也没有什么变化。此外，富铝硅铁却明显提高了孕育剂的孕育作用时间。当往富氮灰铁铁水加入铝时（图2），酸溶铝的含量由第一批试验的0.004%到第二批试验的0.068%, 到第三批的0.01%, 和第四批的0.08%的提高, 不仅完全恢复了铁水原有的石墨化能力，而且还使其得到了大大的强化。
图2. 氮和铝对灰铁白口趋向的影响: a-硬度沿三角试片高度的分布；