孕育處理是鑄鐵件生產中不可缺少的工藝，其不僅提高鑄件的力學性能，降低鐵液的白口傾向，改善鑄件的組織與斷面均勻性，而且提高鑄件機械加工性能。目前國內孕育劑的種類很多，有硅系、碳系、鉻系、氮系等，效果差異較大。硅系孕育劑是鑄鐵件生產常用的孕育劑，近幾年稀土鉻系孕育劑在薄壁復雜高強度鑄鐵上的應用越來越廣，不斷開發了一些新型孕育劑。此外，影響孕育劑效果的因素眾多，適當的選擇和使用能夠減少鑄造缺陷的產生。
　　1．硅系孕育劑
　　（1）孕育劑種類和加入量的影響　 在鑄鐵件生產中，硅鐵類孕育劑多用75硅鐵，其次應用較多的孕育劑有硅鋇、硅鍶、硅鋯等孕育劑。隨著感應電爐熔煉的增加，鐵液的白口傾向明顯高于沖天爐熔煉，因此硅鋇、硅鍶、硅鋯孕育劑的應用越來越廣，這幾種孕育劑消除鐵液白口傾向效果好，加入量少，抗孕育衰退時間長，但硅鋇、硅鋯能夠明顯增加鑄鐵的共晶團數，硅鍶卻不會增加。相關文獻明確指出：共晶團數對鑄鐵件縮松的影響是明顯的，隨著共晶團數的增多，鑄鐵件的縮松傾向增大，致密性下降。為了保證缸體、缸蓋等鑄鐵件的致密性，防止縮松的產生，應將共晶團數控制在300～400個/cm2以下。
　　為了減少承壓密封鑄鐵缸體、缸蓋的滲漏缺陷，復制了缸體缸蓋的生產條件，研究了幾種孕育劑加入量對鑄鐵件致密性的影響。表1為幾種孕育劑在不同加入量的情況下灰鑄鐵件出現縮松的概率。

　　從鑄件出現縮松的概率分析，使用加入量0.8%硅鐵孕育劑和0.5%硅鋇孕育劑時，鑄件出現縮松概率最大，超過了85%以上，而使用加入量0.5%硅鐵、0.5%鍶硅鐵和0.3%鋇硅鐵孕育劑時，鑄件出現縮松概率相對較小，為9.5%～25%，其中加入量0.5%的硅鐵出現縮松的概率更低，只有9.5%，而使用兩種復合孕育劑時，鑄件出現縮松的概率為零，在各種熱節上均無縮松，因此使用加入量0.2%硅鋇+0.3%硅鐵孕育劑、0.2%硅鍶+0.3%硅鐵孕育劑，0.5%75硅鐵孕育劑進行孕育處理，能夠防止或減少鑄鐵件縮松缺陷。
　　硅鋯作為隨流孕育劑加入，加入量0.08%，能夠明顯改善缸體、缸蓋的石墨形態，提高力學性能，在生產中經常使用。
　　（2）孕育劑鋁量和潮濕的影響 　 硅鐵類孕育劑中都帶入或加入一定量的鋁，可以增加硅鐵類孕育劑的孕育效果。但是Al作為強偏析元素，也存在負作用。當Al量大于0.02%,對于工藝補縮不好的鑄件，很容易出現顯微縮松缺陷。鋁量達到0.06%以上時，鑄件會出現反應性氣孔缺陷。孕育劑潮濕時，會加重鋁的偏析程度，增加縮松和氣孔的發生概率。陳國楨在鑄件缺陷分析及對策一書中指出鐵液中鋁量的增加，與孕育劑、濕型砂中水分子在熾熱的鐵液作用下發生反應，形成氫氣。金屬液含氫量較高，凝固過程中殘余液相中的溶解氫不斷地富集，結果使孤立的小熔池中液相的含氫量更高。小熔池由液相轉變成固相發生體積虧損的同時，溶解氫也會析出而占據小熔池的空間，成為析出氣孔。此時晶間縮松和氫析出氣孔兩種缺陷是共生的，難以區分。因此要消除晶間縮松，還必須采取防止析出氣孔的對策，盡量減少金屬液含氫量。
　　在大批量濕型砂生產的灰鑄鐵縮松缺陷和氣孔缺陷內，經過電鏡掃描和能譜分析發現了鋁量異常高，而鑄件非缺陷部位，鋁量并無異常，或者略顯偏高。調查發現孕育劑粉塵多，存放不當容易潮濕，加重了鋁的偏析程度。
　　采用潮濕的硅鐵孕育劑，發生下列反應：
　　2Al+3H2O→Al2O3+3H2
　　孕育劑被氧化后，進入鑄型內，氧化物與型砂（粘土煤粉砂）中的C或鐵液中C發生反應，生成CO皮下氣孔。
　　Al2O3+3[C]→2Al+3CO↑
　　此外，潮濕和粉塵多的孕育劑還會形成未溶解的夾渣，渣與鐵液反應形成渣氣孔缺陷。孕育劑質量問題引起的鑄造缺陷，通常會同時在多種或十幾種零件上出現，突發性強，廢品批量大，沒有電鏡掃描難以分析其主要成因。
　　2. 稀土鉻系孕育劑
　　（1）低稀土孕育劑  　稀土對鑄鐵孕育作用的機制在于稀土元素有強烈的脫硫、脫氧能力，微量稀土合金能在鐵液中形成稀土硫化物、氧化物、氮化物，這些化合物一部分作為渣被排除，使鐵液凈化，另一部分以非金屬夾雜物懸浮于鐵液中，為石墨析出提供了大量外來核心，為改善鑄鐵的組織和性能創造了條件。稀土孕育劑抗衰退性能強，其中少量稀土元素可以消除鉛和鈦對灰口鑄鐵片狀石墨形態的有害影響，減少由鉻等元素引起的過冷，強化基體。低稀土孕育劑不含鉻、錳等合金化元素，主要以孕育為主，其中稀土量在0.8%～1.5%。低稀土孕育劑在缸體缸體缸蓋上應用多與硅鐵、硅鋇復合使用。
　　（2）稀土鉻系孕育劑  　稀土鉻類孕育劑具有合金強化和孕育雙重作用在使用時，只有選擇適宜的加入量，才能得到預期的結果。這些相對較高含量的稀土孕育劑是以稀土硅鐵合金作為基礎，硅含量一般為10%～50％,稀土含量為5%～15％,并復合以A1、Ca、Ba、Mn、Cr等元素，獲得合金化作用，以提高力學性能。由于孕育劑中配入的鉻鐵熔點較高，溶解和擴散較慢，常以復合熔制Mn元素來降低孕育劑的熔點。復合孕育劑多以熔制方法進行配制，也有采用稀土與幾種熔制合金機械混合的方法配制。原鐵液中wCr＞0.35％時，不僅增加鑄件的收縮傾向，薄壁也易產生滲碳體。而加入熔制的稀土鉻錳硅鐵，即使wCr提高到0.35%以上，鐵液的白口傾向和收縮并不會顯著增加。
　　稀土鉻錳硅鐵孕育劑，以稀土硅鐵為主熔制部分錳鐵、鉻鐵合金，其中wRE＝5%～15%、wMn＝2%～15%、wSi＝10%～50％，wCr＝10%～40%。該孕育劑在缸體鑄件上大批量使用，包內加入量0.3～0.5%，粒度1～5mm，代替部分鉻鐵、銅的加入，明顯降低了成本。稀土鈣鋇孕育劑對稀土、鉻、硅、錳含量做出了適當調整，并復合添加了一定量的鈣、鋇等元素配制而成，加入量0.3%～0.4%，不僅將少了缸體生產中合金的加入量，還極大地降低了缸體的裂紋廢品率，效果明顯。表2為批量使用稀土鉻錳硅孕育劑鑄件的主要成分和性能。表3為稀土鈣鋇孕育劑的批量使用成分和性能。

　　3.微合金復合型孕育劑
　　針對高強度鑄鐵HT300缸體、缸蓋的生產，國內研發機構聯合開發了代替合金的新型孕育劑。該孕育劑也是在稀土錳硅的基礎上，復合了促進初生奧氏體枝晶生長的多種元素以及氮化物等。試驗結果表明：在不改變成分和合金處理工藝的情況下，包內加入鐵液重量0.3%～0.4%的孕育劑，鑄鐵的強度提高到310～345MPa,，缸體鑄件硬度在210～220HBW，缸體關鍵部位的金相組織如附圖所示，石墨形態和基體組織良好，但是由該孕育劑生產的缸體缸蓋滲漏率相對較高，價格不菲，需要開發低成本，減少鑄鐵件收縮傾向的孕育劑。

　　缸體本體石墨形態和基體組織（100×）
　　結語
　　當然、孕育劑的種類還有很多，這里只是概括了大批量鑄造生產中鑄鐵件經常使用的幾種孕育劑和近幾年開發引進的新型孕育劑。針對不同結構、不同大小的鑄鐵件，選擇適當品種和加入量的孕育劑至關重要。此外保證孕育劑的質量、開發使用新型孕育劑材料，也是消除鑄件缺陷、降低生產成本不可或缺的手段