球墨铸铁生产中的稀土球化剂的选择
尽管国内外球化剂的种类很多，但在我们国内目前应用最多的还是稀土镁球化剂。
球化剂的核心作用是：将球墨铸铁中片状石墨转化为球状石墨，从根本上改善铸铁的力学性能。
具体来说：
- 中和铁液中阻碍石墨球化的干扰元素（如硫、氧），为石墨球状生长创造条件；
- 提供球化核心（如镁、稀土等元素），让石墨以球状形态结晶；
- 最终使铸铁兼具高强度、高韧性和良好的塑性，摆脱普通灰铸铁（片状石墨）脆、强度低的缺陷，可用于制造曲轴、齿轮等承受载荷的关键部件。
球化元素是指那些能够促进石墨球状化、使石墨球生成或增加的元素。
球化元素一般有以下共同性质：一是元素最外电子层上有一个或两个价电子，次内层有8个电子。这种电 子 结构 使元素与硫、氧和碳有较强的亲和力，反映产物稳定，能显著减少铁水中的硫和氧。二是元素在铁水中溶解度低，凝固过程中有显著偏析倾向。 三是虽然和碳有一定亲和力，但在石墨晶格内溶解度低。
根据以上特点，Mg,Ce,Ca属于有效球化元素。
- 镁（Mg)在铁水中蒸气压力高，使铁水佛腾。镁的原子量和密度比铁水小，熔点650度，沸点1108度，在铁水的处理温度下，镁产生的蒸气压力很高(超过1Mpa).镁的熔解热为21J/g,蒸发潜热为406J/g。因此，镁加入铁水时，要产生汽化，使铁水翻腾。一是镁与硫、氧有很强的亲和力。所生成的MgO和MgS熔点高，密度也远小于铁，容易与铁水分离，因此镁处理后的铁水，硫和氧的含量都很低；二是镁在铁水凝固过程中有偏析于石墨的倾向，当其在铁水中的残留量超过0.035%时，使末就可以球化，但当镁残留量超过0.07%时，一部分镁偏析于晶界，并于晶界中的碳、磷等发生放热反应，生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等。残留镁量更多时，晶间碳化物增多。
- 稀土族元素（Re)对石墨球化有显著作用的是轻稀土元素中的铈和重稀土中的钇。一是稀土元素的沸点均比镁高，加入铁水中时，不会引起铁水的翻腾和喷溅；二是铈和钇基稀土元素有比镁更强的脱硫脱氧能力，生成的硫化稀土、氧化稀土等化合物熔点高、稳定性好；三是，稀土元素与铁水中的球化干扰元素也能形成稳定的化合物，因此含稀土的球化剂比镁球化剂的抗干扰能力强。
稀土元素残留量对石墨球化有明显的影响。轻稀土处理过共晶铁水，当残留铈含量0.04%时，石墨就可以球化，而且很稳定；处理亚共晶铁水时，轻稀土加入量要增加。轻稀土处理得球铁，石墨圆整度比镁处理得球铁要差，并出现碎块状石墨；另外轻稀土处理得球铁白口倾向大，因此需要控制其加入量。重稀土钇本身熔点高，其脱氧除硫产生的氧化物、硫化物在高温下比较稳定，因此其抗球化衰退能力很强。1400度的铁水保温1小时，球化率降低不超过10%，含硫0.06%的铁水，用钇基重稀土合金处理后，能得到完整的球状石墨。铁水中残留钇0.10—0.15%，石墨球化良好；低于此限度，随钇量减少一次出现不规则石墨和蠕虫状石墨；残留钇超过0.15而低于0.30%时，白口倾向逐渐增大，石墨圆整度变差，并在更高残留量时出现YTe4。
- 钙（Ca）：钙在铁水中的溶解度很低，它对金相组织的影响是通过与氧和硫的结合而间接实现的。与镁相比，钙与硫、氧的亲和力更强，能够有效的脱硫除氧。钙残留量很低时，石墨分枝倾向增加，残留量较多时，可是使石墨尺寸减小，分枝倾向降低。钙残留量达到0.2%时，白口倾向明显加大。
球化元素的配置
—成分配制原则和特点:要有强烈的球化能力。显然要以镁为主，镁的沸点低，加入铁水中可以使铁水剧烈翻腾，反应上下均匀；配成合金后增加比重，使其在铁水中不易上浮，可以减少镁的氧化和烧损。
—消化中和反球化元素能力，稀土元素有很强的脱硫除气、净化铁水和消除反球化元素的能力，而且我国稀土资源丰富，获取原料成本较低。
—球化剂反应平稳，易于操作。钙虽然不能作为秋化剂单独使用，但用它和和镁、稀土配成复合球化剂，就既 可以减少球化剂中MgO的含量，使球化处理平稳，还可以减少因稀土造成的较大白口倾向。因此，配制球化剂成分的原则和特点，就是要发挥各种球化元素的长处，来提高球化效果，并通过调整球化元素的含量来满足不同生产条件、不同结构铸件的需求。
熔炼过程控制
一是加料顺序要正确。要注意不让镁和废钢铁料直接接触。要让熔点低的镁熔化后首先与硅作用生成Mg-Si相，以减少镁的烧损。
二是熔制的成分要均匀。除利用中频炉的自身感应搅拌外，还要人工适时适力的搅拌，以使合金成分在冶炼过程中均匀化。冶炼过程中要防止“跑镁”、“棚料”和“碰炉”现象发生。
三是合金锭厚要适当。合金液体浇注冷却后的锭厚如果太薄，其表面积大，合金冷却过程中容易造成更多的镁燃烧氧化，如果太厚，则因为合金元素的比重不一样，容易造成凝固过程中成分偏析。适宜的厚度一 般在10—15MM。
四是筛分粒度要分级。凝固后的合金锭在破碎筛分前要进行表面清理氧化物、以及挑出夹杂物。并根据用户的铁水包大小，把粒度分级包装，但不能有合金粉子存在。
