知识篇：铸铁中稀土的作用及其添加量的控制
抑制合金灰铸铁产生白口；削减RE的球化剂对石墨球化的影响；削减RE的球化剂对石墨球化的影响；Ce、La对薄壁球铁石墨球数影响；企业案例。
01、抑制合金灰铸铁产生白口
在含0.1%S的灰铸铁中，添加0.2%RE，观察分析各合金元素（V、Cr、Cu)添加量与白口深度、抗拉强度的关系：
(1) 在灰铸铁（0.1%S）中，添加0.2%RE,可大幅度抑制因加入合金元素（V、Cr)产生白口的倾向。
(2) 如无RE添加，随合金元素加入量增加，抗拉强度仅少量增加；当V、Cr各自加入0.6%时，Ø30试棒全白口。
(3) 添加0.2%RE，当加入1%Cr或V时，抗拉强度分别可达349MPa和405MPa。
日本東洋電化工業（株）山本展也等调查了使用六种不同RE含量的球化剂处理球铁的球化效果。使用100kg中频炉熔化，（原铁液成分：C3.7%，Si2.8%，Mn0.40%，P0.020%，S0.010%），处理温度1500℃，每次处理45Kg 铁水，球化剂1.3%，孕育剂0.3%（Ba系75%Si)孕育，覆盖剂0.6%，冲入法处理。
比较刚处理后浇注的有无二次孕育（Ba系75%Si，0.2%）的Y型试样、热分析试样与最终浇注试样（浇注8个样后）的球化效果。表1为试验用六种不同RE含量的球化剂的化学成分。试验结果表明：
（1）有二次孕育时，石墨球化 率均为高值，与球化剂中RE含量关系不大，；但无二次孕育的最终试样，RE含量为0%和1.5%时球化率最低。
（2）石墨球数随着球化剂中RE含量的增加有增加的倾向，但RE增加过多（1.5%）时石墨球数减少。这可能是由于与添加的含1.5%RE的球化剂中的RE相对应的硫量等形成RE化合物的其他元素不足而RE过剩，妨碍了石墨析出所造成的。
（3）抗拉强度与球化剂中RE含量之间无明显的倾向，但无二次孕育时，最终浇注的试样随着RE量的增加，强度上升。同样，伸长率与球化剂中RE含量之间也无明显的倾向，有二次孕育时最终浇注的试样均有高的伸长率。
（4） 根据试样剖面和热分析判定球化剂中RE含量低的产生缩孔倾向大(与石墨析出量和铁液凝固模式的变化有关）
综合看：在前述条件下，为生产无缩孔健全的球铁，球化剂中RE含量在0.5%～1.0%左右为好；如采用二次孕育RE含量再减少点，有可能生产出同等水平的球铁。
表 1 6种不同RE含量的球化剂成分(质量分数，%)
03、Ce、La对薄壁球铁石墨球数影响
如前所述，长期以来生产球铁时添加的RE是由约含50%Ce、30%La、10%Nd、Pr、Sm等La系元素组成的，即混合稀土合金（mischmetal)。近年随着新材料的发展，Nd、Pr、Sm等需求有增加倾向，为降低铸铁中应用RE的成本，探索如何把Nd、Pr、Sm分离出来后的RE-Si合金生产球铁，以及采用100%Ce、100%La作为RE源的RE-Si合金生产球铁是很重要的问题。
小锦利憲等采用接近100% Ce、100% La的RE-Si合金，考察了添加不同Ce/La比的RE（添加量Ce＋La 0.05%）对球化处理的效果。试验用 Fe-Si-Mg(Mg6.7%)球化剂，0.4%Fe-Si合金孕育，RE合金与球化剂同时添加。试验结果表明：
（1）添加不同Ce/La比的RE与球墨数关系（3mm壁厚，CO2 铸型），Ce添加100%，石墨球数最多910个/mm2；La添加100%，790个/mm2；Ce和La添加50:50，630个/mm2，较Ce及La单独添加石墨球数明显减少。
（2）Ce/La添加比与球径关系(壁厚3mm) ，RE中Ce/La比50:50附近石墨球径变大。
（3）ø10mm试样（壳型），Ce/La添加比与球墨数关系，同3mm试样，Ce/La比50:50附近，球墨数减少。Ce100%试样石墨球数725个/mm2，Ce，La50:50试样仅510个/mm2。
（4）ø10mm试样（壳型），Ce、 La添加比与伸长率关系，Ce100%试样11.4%，Ce:La50:50附近伸长率降低，50:50时为7.0%。
（5）ø30mm试样（壳型），不同Ce/La比添加其抗拉强度和伸长率无大的差别，各试样约为抗拉强度540MPa，伸长率14%。以往有关的研究也有类似的情况，一般认为这是ø30试样的冷却速度较小，形成的RE硫化物凝聚上浮，减少了石墨析出核心，因而其差别就不明显了。
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