增加鐵水內(nèi)有效石墨晶核數(shù)量是增加石墨球數(shù)的重要途徑。在快速冷卻凝固的薄壁球墨鑄鐵中增加石墨球數(shù)必須進(jìn)行強(qiáng)效孕育處理，這種處理應(yīng)能產(chǎn)生足夠的有效石墨晶核，而且晶核穩(wěn)定，易于接受碳原子在其上結(jié)晶，進(jìn)行瞬時(shí)孕育。

在有些資料中介紹，在硅鐵孕育劑中加入少量鉍和稀土元素可使孕育后的球狀石墨數(shù)量成倍增加。近些年來已有一些文獻(xiàn)報(bào)道含鉍和稀土孕育劑對(duì)澆注薄壁球墨鑄鐵件的鐵水進(jìn)行孕育處理的效果。生產(chǎn)上所用孕育劑的主要成分：

硅等于70%---72%

鋁等于0.2%--0.5%

鈣等于0.5%---0.6%

稀土等于0.4%---0.45%

使用這種孕育劑進(jìn)行瞬時(shí)孕育處理后，澆注一個(gè)形狀復(fù)雜、化學(xué)成分碳等于3.7%---4%，硅等于2.3%---2.9，錳等于0.05%的薄壁球墨鑄鐵件，澆注溫度為1420攝氏度。在鑄件的3毫米斷面處，石墨球數(shù)接每立方毫米2000個(gè)。

另有報(bào)道指出，成分為碳當(dāng)量等于4.68%---4.88%，硅等于2.73%---2.9%的球墨鑄鐵水采用多種孕育及不同加入方法進(jìn)行試驗(yàn)，其中以75硅+鉍+稀土進(jìn)行復(fù)合孕育（孕育劑加入總量1%），所產(chǎn)生的石墨球數(shù)遠(yuǎn)超過一般硅鐵孕育后產(chǎn)生的石墨球數(shù)。當(dāng)鈰和鉍的殘存量均為0.008%時(shí)，增加石墨球數(shù)的效果最好。

采用上述方法生產(chǎn)的3毫米厚鑄件，金相組織中消除了碳化物。

在孕育處理工藝方面，生產(chǎn)超薄壁球墨鑄鐵件應(yīng)采用瞬時(shí)孕育。第一次孕育時(shí)把孕育劑加在鐵槽上，隨流加入鐵水或覆蓋在置于處理包底的球化劑上面。孕育劑的加入量約為0.7%---1%。第二次采用瞬時(shí)孕育，孕育劑放置于鑄件的澆注系統(tǒng)內(nèi)，鐵水流經(jīng)澆注系統(tǒng)時(shí)，使孕育熔化，并隨即進(jìn)入鑄件型腔。

由于孕育劑熔入鐵水的時(shí)間短，鐵水凝固時(shí)正處于孕育劑發(fā)揮作用的高峰時(shí)段，因此這種孕育方法效率很高。型內(nèi)孕育所需的孕育劑量一般是澆入鑄型鐵水總量0.02%---0.05%。

使用含鉍孕育時(shí)，即便同時(shí)加稀土元素，也需要嚴(yán)格控制鉍在鐵水中的積累含量。因?yàn)楫?dāng)鉍在球墨鑄鐵中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.008%時(shí)，將會(huì)使球狀石墨形態(tài)惡化。積累含量越多，它的干擾作用越明顯。

對(duì)于重量較輕的小鑄件，鐵水流經(jīng)瞬時(shí)孕育劑的時(shí)間短，有可能在澆注完畢后，澆注系統(tǒng)中仍留有海量孕育劑。為此可在孕育劑中增加4%---4.5%錳，降低孕育熔點(diǎn)，提高熔化速率。

在下面這張圖上，

碳等于3.7%---4%

硅等于2.3%---2.9%

鎂等于0.035%

錳等于0.05%

硫等于0.01%

磷等于0.02%的鐵水，采用含鉍和稀土硅鐵復(fù)合孕育進(jìn)行孕育，在1420攝氏度澆注的3毫米厚鑄件中含硅量對(duì)球數(shù)的影響。顯示在含硅量范圍內(nèi)，球數(shù)已達(dá)到每平方毫米2000個(gè)�？梢詽M足3毫米厚鑄件避免生成碳化物所需的石墨球數(shù)。

在澆注薄壁鑄件的鐵水中加入碳微粒進(jìn)行孕育，對(duì)于促進(jìn)石墨形核、提高孕育效果非常有效。很早就有人提出碳微粒形核理論。提出在鐵水中加入碳微粒能促進(jìn)石墨形核，抑制白口生成。這個(gè)理論認(rèn)為鐵水中存在大量超微尺寸碳微粒。當(dāng)鐵水到達(dá)凝固溫度時(shí)，這些微粒和已經(jīng)發(fā)生偏析的碳原子集團(tuán)便成為石墨形核基質(zhì)，使碳原子方便地在其上沉積，形成石墨晶核。由于碳微粒和石墨晶核的原子尺寸相近，晶體結(jié)構(gòu)相同，碳原子在石墨微粒上形核比在其他物質(zhì)上形核要容易很多。

上述理論向鑄造研究者提出一種設(shè)想，如果在鐵水中直接投入一些能夠直接形成碳微粒區(qū)或碳原子集團(tuán)的物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)可以增加石墨晶核數(shù)量。這方面的研究發(fā)現(xiàn)：在適當(dāng)溫度下，向鐵水中添加具有良好晶體結(jié)構(gòu)的碳化硅可以達(dá)以顯著增加石墨體積分?jǐn)?shù)的目的。曾進(jìn)行的生產(chǎn)試驗(yàn)也表明，澆注薄壁球墨鑄鐵件時(shí)在鐵水中加入晶態(tài)碳化硅，確有顯著增加石墨球數(shù)，消除白口組織的作用。

碳化硅是由金屬硅與石墨晶體復(fù)合后加制成。所用石墨必須具有完整的石墨晶體結(jié)構(gòu)（工業(yè)生產(chǎn)所用的電極石墨或作為鑄鐵件涂料用的粉狀石墨均不能應(yīng)用）。碳化硅中含碳量約為40%---45%，含硅約為38%---42%。還含 有鈣、鋁、鋇、鋯等元素。國(guó)外已有碳化硅孕育劑專利產(chǎn)品。

碳化硅在鐵水中的作用與一般孕育劑相似。但是由于它在鐵水中直接形成碳活度很高的微區(qū)，形核過程進(jìn)行很快，形核效率高。因此特別適用于澆注凝固過程短的薄壁件鐵水。這種孕育劑能使灰鑄鐵中產(chǎn)生非常細(xì)小均勻的A形石墨。在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中可以使石墨球數(shù)顯著增加。

利用碳化硅對(duì)鐵水進(jìn)行預(yù)處理也能獲得很好的孕育效果。預(yù)處理工藝過程是：鐵水過熱到預(yù)定溫度，出鐵前加0.2%硅碳比為7:3（70%硅+30%碳）的預(yù)處理合金。也有的試驗(yàn)在是出鐵前加入0.1%碳化硅和0.1%硫化鐵。此時(shí)檢查三角試片，發(fā)現(xiàn)白口深度急劇減少。碳化硅和硫化鐵復(fù)合處理的鐵水效果更明顯。經(jīng)地鎂鐵硅合金球化處理及75硅鐵處理的厚度為3毫米的球墨鑄鐵（未進(jìn)行碳化硅預(yù)處理）件，石墨球數(shù)約為每平方毫米1000---1200個(gè)同樣成分鐵水經(jīng)預(yù)處理后石墨球數(shù)將增加到每平方毫米1500---2000個(gè)，鑄件中沒有共晶碳化物。

另外，碳化鈣合金也能利用碳元素增加石墨晶核、避免碳化物生成。這種由石墨晶體與硅鐵、硅鈣合金混勻后壓塊而制成的孕育劑，在抑制碳化物生成方面與碳化硅有相近的效果，值得進(jìn)一步研究應(yīng)用。