摘要：
　　西方发达国家早就进入了“合金铸铁”时代，我国在90年代后期才开始使用“合金铸铁”。“合金铸铁”的发展过程也反映了一个国家的工业化程度。长期以来用生铁生产各种铸件，但生铁是一种不可再生的资源，废钢和废旧铸件又充斥在社会的各个角落，利用增碳剂的桥梁作用，把废钢和废旧铸件经过配料重熔生产出合格铸件，这是一种利国利民的重要举措。生产过程中增碳剂和碳化硅配合使用，效果更好。过去我们总认为西方的铸件成分与我们的一样，但性能差异却很大，觉得不理解。其实西方发达国家在“合金铸铁”时代就有效的解决了这个问题。利用增碳剂的增碳效果，利用碳化硅的脱氧除气增硅效果，降低了铁液的过冷度，增加了铁液的结晶核心，铸件的力学性能和金相组织得到了提高，进而改善了铸铁在不同工况条件下的特殊性能。
　　Abstract:
　　Western developed countries have long entered the era of“alloyed cast iron”. However, China only started using “alloyed cast iron” in the later 1990s. The development of the “alloyed cast iron” also reflects the industrialized degree of a country. For a long time, pig iron has been used to producevarious castings. However, pig iron is a non-renewable resource, and scraped steel and waste castings are flooded in all corner of the world. It is an important measure to benefits the country and people to produce qualified castings by using the recarburizer as the bridge to re-melt scraped steel and waste castings with other ingredients. The effect is better if use recarburizer with silicon carbide during production. In the past, we could not understand that the composition of western castings were the same as ours, but the performance was much better. In fact, western countries already solved the problem effectively during the era of “alloyed casting iron”. By utilizing the recarburizing effect of the recarburizer and the deoxidizing, degassing and silicon increasing effect of silicon carbide, the supercooling degree of the molten iron is reduced, the crystalline core of the molten iron is increased, and the mechanical properties and microstructure of the casting are improved. Therefore, the special performance of the castings in different working condition is improved.
　　关键词：
　　合金铸铁  废钢  增碳剂  碳化硅
　　Key words:alloyed cast iron, scraped steel, recarburizer, silicon carbide
　　铁矿是一种不可再生的资源，随着社会不断的发展，由铁矿生产的大量铸铁、铸钢产品及炼钢产品的废弃物充斥在社会的各个角落，浪费了资源，污染了环境。西方发达国家很早以前就采用合成的方法生产铸件，把废旧铸铁、铸钢、钢铁回收利用。把增碳剂和碳化硅作为添加材料来调整铸件的化学成分，脱氧除气，并能起到孕育作用，增加铁液的结晶核心，细化晶粒，达到提高力学性能的目的。冲天炉由于对环境的污染，中小型冲天炉取缔后熔炼的主要工具就是电炉，增碳剂和碳化硅就成了电炉熔炼不可或缺的资源。碳化硅和增碳剂对废旧铸件的再利用起到了桥梁的作用。
　　一 增碳剂的种类Types of recarburizers
　　增碳剂的作用：加入铁液或钢液中以提高其含碳量的碳质材料（如焦炭、无烟煤、石墨）。
　　市场上生产增碳剂的企业很多，质量良莠不齐，给使用的铸造企业带来了许多不便，甚至生产过程中因使用不当而造成了许多废品。本文对增碳剂的种类做简单的介绍。见表1

　　表1 铸造用增碳剂 Table 1 Recarburizer for castings (%)

　　1 石墨化增碳剂Graphitized recarburizer
　　石墨化增碳剂又叫人造石墨增碳剂，即表1中的“石墨化石油焦”，这种增碳剂的碳含量很高，氮、硫含量很低，杂质少，主要用在铸钢和高端铸铁件，比如：硅钼球墨铸铁、硅钼蠕铁和高镍奥氏体球墨铸铁等。价格相对高一些。当然石墨化增碳剂又是生产电池负极材料的副产品，相对价格较低，又能做到循环经济和节能环保，发展势头良好。表1中分4个牌号。
　　2 煅烧石油焦增碳剂Calcined petroleum coke recarburizer
　　石油焦的煅烧 <https://baike.so.com/doc/6945744-7168107.html>，是为了除去硫、水分和挥发分。将生石油焦于1200～1350℃煅烧，可以使其成为基本上纯净的碳。用于铸铁增碳剂的约占6%。表1中分2个牌号。
　　3 煤质增碳剂Coal-based recarburizer
　　煤质增碳剂是采用无烟煤经煅烧（1200~1500度）而成。表一中分3个牌号。煤质增碳剂的价格较低，氮、硫含量较高，能够满足灰铁对较高氮、硫的需求。在《氮对灰铸铁性能的影响》^[1]一文中有专门的论述。由于煤质增碳剂的这一固有特性，且价格低廉，使其仍有一定的市场。
　　二 增碳剂的使用效果Use effect of recarburizer
　　表2、表3、表4、表5是硅钼球墨铸铁使用增碳剂和碳化硅前后的力学性能和金相组织的对比。图1、图2是使用增碳剂后灰铁的金相照片。表6是不同含氮量对灰铁力学性能的影响，氮是一把双刃剑，低了不起作用，高了会产生裂隙状气孔，当控制在适宜的范围，才能提高力学性能，改善石墨形态。
　　增碳剂不但起到了调整铸铁成分的作用，而且从表中可以看出加入增碳剂后力学性能和金相组织都得到了明显的提高。当然力学性能和金相组织的提高牵扯的工艺因素很多，加入增碳剂和碳化硅后为更多的使用废旧机铁配料提供了条件。上表是硅钼球铁材质使用增碳剂前后的比较。目前西峡县内燃机进排气管有限责任公司在灰铁、球墨铸铁、硅钼蠕墨铸铁、高镍奥氏体球墨铸铁以及耐热钢材质的配料中都使用增碳剂和碳化硅调整炉料的成分。年产800余万只各种材质的排气歧管和涡轮壳铸铁和耐热铸钢件，变废为宝，即节约了资源，又降低了成本；符合国家节能环保的要求。

　　表2   不加入增碳剂的力学性能
　　Table 2 Mechanical property of castings without recarburizer

　　表3 加入增碳剂的力学性能
　　Table 3 Mechanical property of castings with recarburizer

　　表4   不加入增碳剂的金相结果
　　Table 4 Microstructure of castings without recarburizer

　　表5  加入增碳剂的金相结果
　　Table 5 Microstructure of castings with recarburizer

　　表6氮对灰铸铁抗拉强度的影响
　　Table 6 The effect of Nitrogen on the tensile strength of grey cast iron

　　图1含氮74PPM                           图2含氮99PPM
　　Figure1 Nitrogen content 74PPM                  Figure2 Nitrogen content 99PPM

　　三 增碳剂中的钛Titanium in recarburizer
　　钛在铸铁生产中是一种有害元素，只有当灰铁中的氮含量超过一定限量时，才在配料时添加微量的钛，但钛会污染炉料，对生产球墨铸铁会产生不利的影响，因此在优质增碳剂中不希望含有过多的钛。一般不希望超过0.025%。
　　四 增碳剂成分的检测Detection of recarburizer components
　　目前大多数生产增碳剂的企业还不能定性的对生产的增碳剂成分做定量的分析，以不同的成分确定牌号。虽然在不同的增碳剂标准上都是以成分来划分牌号的，但使用增碳剂的企业如何检测却是一大难题。一般情况下采用手感和纸上划痕的方法，像HB铅笔一样在纸上留下痕迹，或手感润滑，但确切的成分不得而知。据资料介绍山东一家企业用电阻率的方法来确定石墨化的程度，电阻率的下降与石墨化程度的增高建立了一一对应的关系，电阻率越低石墨化程度越高，固定碳含量越高，其它的杂质含量越低。理论上讲具有创新性，但对于一大池子炉料，由于炉温不同，中心部位炉温高，石墨化程度好，相对应的固定碳含量高，杂质少。反之亦然。分层确定其化学成分很难。假设用这一池子石墨化处理后的材料破碎后经过充分的混合，再用电阻率的高低来测定其牌号。目前这种检测方法仅作为该企业的验收标准，用户如何做进料检测仍是一个难题。比较大的用户有氮、氢、氧分析仪，才能做含氮量分析。一般中小企业不具备这个条件。众多的生产各种牌号的增碳剂厂家严格的说都不具备检测条件，只能凭手感或纸上划痕来判断质量的好坏，这种方法就显得特别粗放，对于出口或高端产品是有风险的。由于增碳剂的种类繁多，主要有石墨化石油焦、煅烧石油焦和煤质三大类。但是由于各个企业的规模、技术条件差异很大，生产的增碳剂规格繁多，化学成分波动很大。我国是一个铸造大国但不是一个铸造强国，要赶超世界先进水平必须从源头做起。好的材辅料是生产优质铸件的关键。众多的铸造企业迫切希望对增碳剂进行规范。机标《铸造用增碳剂》已经报批，制定本标准会使生产增碳剂的企业有法可依，有章可循。使用增碳剂的企业可以选择适合自己产品的增碳剂。更重要的是对废旧资源的再利用创造了条件，清洁了环境，创造了财富。
　　五 增碳剂的粒度Particle size of recarburizer
　　增碳剂和碳化硅在使用过程中均存在一个粒度问题，什么规格的炉子，什么材质，选摘什么样的增碳剂和碳化硅的牌号和规格，加入多大比例，加入的时机，吸收率是多少，不少资料中都有明确的介绍，在这里不再赘述。这里需要强调的是，如何保证质量的稳定性，一致性。因为目前不少企业缺乏检测手段，采购的增碳剂和碳化硅能不能保持质量稳定，这是问题的关键，花了高价钱不一定能买到好的材料。因此供需双方的契约关系必须明确，确实做到物美价廉。对于速溶增碳剂，甚至纳米级的增碳剂都有使用规范，使用过程都要做好记录，依据自己的产品采用哪种工艺比较合适，吸收率高，产品质量好，效果最佳。否则大家都说好，但是没有严格的工艺规范和过程记录，仍然生产不出好的产品。
　　六 废旧机铁、废钢的管理 Management of scrap machine iron and scrap steel
　　既然使用废旧机铁和废钢生产合成铸铁，必须依据生产产品的材质，技术要求采购合适的废旧材料，这一点也很关键?；煸恿鲜巧怀龊貌返模置疟鹄嘟⒎暇刹牧系牡蛋?，不同产品选用不同的炉料，作必要的对比分析，才能达到即经济又合理，又能保证产品质量。有一句话说得好，“混则废，分则贵”。
　　五 结语Conclusion
　　增碳剂和碳化硅是一种非常普通的辅料产品，但它是生产合成铸铁不可缺少的材料，如何用好它则是一个国家工业化发展的标识，能源是不可再生的，把废弃的铸铁、铸钢、边角料回收利用起来，任重而道远。多年来的实践证明把增碳剂和碳化硅联合使用，变废为宝，生产出了优质铸件。每个企业在使用增碳剂调配铸铁成分，都尽可能的把废铸件，废钢等材料分门别类的标识清楚，保持清洁，不可混料。每批次的增碳剂和碳化硅确保质量一致。巩济民老师在《中国合成铸铁的生产与发展》^[2]一文中对增碳剂的使用讲的很详细，很值得学习。本文也是有感而发。本人在《高纯生铁和碳化硅在铸造生产中的应用》^[3]一文中对碳化硅和增碳剂的应用也有专门的论述，生产的排气歧管在高温下的屈服强度超过了德国标准，而成为国内某发动机企业的独家供应商。杨群收在《生产合成铸铁中使用增碳剂的注意事项》^[4]一文中也有专门的论述。研究好“合成铸铁”这门学问，任重而道远。
　　本文在撰写过程中得到了“平顶山伟业”张世伟总经理提供的许多增碳剂和碳化硅现场使用的宝贵资料和试验数据，在此表示感谢。
　　参考文献：略