谈谈球铁中的Mg含量

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      球铁中的Mg通常是用通过硅铁镁合金（MgFeSi或FeSiMg）的办法进入铁水中的。当加入Mg时，它的第一个作用是同存在于铁水中的S和O 结合成硫化物和氧化物。为促进球状石墨的形成，在所有的S和O已被消耗掉了以前，铁水中是不可能出现成溶解状态的“游离”Mg的。为了克服基铁中S和O含量的变化，通常都是加入比确实需要多的镁。此外，也是为了弥补Mg在加入期间因汽化而产生的损失。仅有部分镁在球化反应结束后溶解于铁水中。

      处理后立刻进行分析，铁水的全镁或残镁量包括：

      1、溶解镁；

      2、由镁的化合物（氧化物和硫化物）组成的微小夹杂物；

      3、较大的含Mg渣颗粒。

      在随后的铁水停留过程中，构成全镁的这些物质将以不同的途径发生反应。下图示出的是镁含量在铁水停留过程中的衰退特性。用仅能给出全镁含量的常规分析方法将构成残余镁的这三种组成之间分离开是不可能的。

     

                               
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      石墨球化率随时间衰退的示意图。第二次加入孕育剂可再次获得充分球化的石墨组织，尽管分析镁含量还在继续下降

      Mg含量和Mg衰退随停留时间变化的重要特点
   
      1、分球铁析出来的总残镁量不是溶解镁含量；

      2、Mg含量随处理过的铁水的停留时间的衰退可能是渣分离、夹杂物上浮和溶解镁的汽化损失的结果。在有些情况下，Mg衰退可以对铁水的洁净度和免除渣的夹带产生好的作用，这是由于有害的渣粒将随铁水的停留而上浮到熔池表面，并因此可以被去除；

      3、采用常规的分析方法只能分析出试样中的全镁含量（渣+微小夹杂物+溶解Mg）；

      已经表明：铁水溶解镁随停留时间的损失一般都很小，常常归罪于Mg衰退的球状石墨组织的恶化实际上是孕育衰退造成的。通过最后加入少量孕育剂常常可以再次获得充分球化的石墨组织。

      铁水的取样

      从铁水取样时，通常是用取样勺将铁水浇入激冷铸模中，这样就可以保证供分析用的试样是同一标样的。从铁水中得到一个有代表性的试样并不是如此简单的，因为就微量元素和合金化元素的浓度而言，从其取样的大多数铁水是不均匀的。

      铸铁中的活性元素在铁水中将以溶解状态和与其他元素结合成氧化物、硫化物、氮化物等之类的颗粒存在。这些非金属颗粒一般都比铁水轻，这意味着它们在铁水中将不断地向上移动，而较轻的颗粒将上浮到铁水表面。

      溶解元素也会因原子量与铁的差异而在铁液中产生偏析。较轻的元素和形成气体的元素具有向上迁移的趋向，而较重的元素则可能进一步向下聚集。例如碳（轻）具有向上偏析的趋向（甚至在高于液相线的温度情况下），而铅（重）则会聚集在溶池的下部。

      下图示意地示出了一个盛着一份成分偏析的铁水的容器（即熔炼炉、铁水包、保温炉、浇铸机等）。示出了两个取样位置及其化学成分。在化学成分方面，容器上部和下部因为上浮和偏析现象而存在很大的不同。

         

                               
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      按Stock定律的上浮

      铸铁中典型的非金属颗粒或夹杂物的比重都在2-4g/cm3之间。铁的比重接近8g/cm3，这意味着大多数颗粒的比重都不到铁的一半。这将迫使它们上浮，而决定上浮速度的主要驱动力是颗粒的尺寸。Stock定律可以表达如下：

               

                               
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      式中 为上浮速度（m/s）， 为颗粒的尺寸（m）， 为铁水的比重（kg/m3），为颗粒相的比重（kg/m3）），为重力常数（Ns/m2或kg/ms）。

      取样时的重要考虑

      1、总应在同一位置和同一时间进行取样；

      2、在感应炉中的搅拌或因浇铸造成的搅拌将使偏析得到调整。应在混合搅拌期间或混合搅拌之后立即进行取样；

      3、化学分析可以同来检验组织和性能，但是不能与其他铸造厂进行比较，因为取样和偏析变量不同。

      4、分析结果应仔细加以采用，不要盲目相信。从这个试样到那个试样的变化不仅必须被看成是工艺的变量，而且必须被看成是取样的变量。

      5、在炉子，带嘴包，茶壶包及底铸容器的浇铸过程中，将有应为偏析情况不同而产生的变量。对于一已知体积的铁水来说，不存在绝对的化学成分。

      6、由于上浮和偏析的结果，底铸容器（如茶壶包和某些自动浇铸机）将对聚集在浇铸容器上部，和后部的元素显现出一种相反的衰退作用。