硅是地殼中蘊藏最豐富的元素，無匱乏之虞，而且在各種鑄鐵中，硅都是主要構(gòu)成元素之一，對鑄鐵組織中石墨的形態(tài)、數(shù)量，乃至基體組織的形成，都有非常重要的作用。但是，時至今日，硅在鑄鐵中的作用，我們的認知還很不夠，有待進一步探索的空間仍然廣闊。

硅在鑄鐵中促進石墨化的作用。在鑄鐵中，硅是促進石墨化作用的合金元素，其促進石墨化的能力，是鎳的3倍、銅的5倍。而且無論在液態(tài)或固態(tài)的鑄鐵中，硅與鐵結(jié)合的作用都比碳強。另外，液態(tài)鑄鐵中含有硅，就會使碳的溶解度降低。鐵液中硅的含量愈高，碳含量相應地愈低，就會有更多的碳被排擠出來。

鐵液為過共晶成分時，硅含量高，凝固過程中，就有更多的碳以初生石墨的形態(tài)析出，直到剩余的鐵液達到共晶成分后發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變；鐵液為亞共晶成分時，凝固過程中，硅富集于初生奧氏體中。共晶轉(zhuǎn)變時，硅富集于早期結(jié)晶的共晶奧氏體中，抑制碳與鐵化合成滲碳體，增強碳在奧氏體中的擴散速度，促使碳以共晶石墨的形態(tài)析出；共析轉(zhuǎn)變時，固溶于奧氏體中的硅，仍然抑制碳與鐵形成滲碳體，增強碳在奧氏體中的擴散速度，促使碳以共析石墨的形態(tài)析出。

在灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵中，碳和硅是影響石墨形態(tài)、數(shù)量的主要元素。就是基本上不含石墨的白心可鍛鑄鐵，在其脫碳退火的過程中，硅促進碳在奧氏體中擴散，對于這種可鍛鑄鐵的脫碳也有重要的作用。此外，鑄鐵中的氧和氮都有穩(wěn)定碳化物的作用。鑄鐵中含有的硅，可以使其中的氧、氮含量降低，這樣，又間接地增強了硅對石墨化的作用。

硅在鑄鐵中有什么作用，它對鑄鐵性能有何影響

硅是強烈促進石墨化的元素 , 這一作用有下述三個方面的含義：

①碳溶解度的變化。鑄鐵作為鐵碳合金，碳在鐵水中的溶解度受硅錳等元素的影響。硅能減少碳的溶解度，使碳在鐵水中和奧氏體中溶解能力降低，提高了碳的活度，在鑄鐵凝固的過程中，硅使共晶溫度推移至含碳量較低的位置，硅促使石墨共晶凝固而不是滲碳體共晶凝固，這就是硅促進石墨化的第一個方面。

②共晶平衡溫度差△T擴大，在鐵碳合金相圖中，穩(wěn)定的石墨共晶和介穩(wěn)定的滲碳體共晶平衡溫度之差較小，僅為6℃，但在高Si/C鑄鐵中，含硅量高，石墨共晶的平衡溫度提高，滲碳體共晶的平衡溫度顯著下降，使△T增大，鑄鐵凝固過程中，鑄件將不出現(xiàn)滲碳體，達到促進石墨化的目的。由于增大△T的值，使高硅碳比鑄鐵鑄出的床身邊角和飛次，不出現(xiàn)白口。

③共晶生長速度的改變。由試驗數(shù)據(jù)可以得知，低硅碳比與高硅碳比的鑄鐵的臨界冷卻速度分別為113℃/min和160.6℃/min。所謂臨界冷卻速度及曲線轉(zhuǎn)折點對應的冷卻速度。從中可以看出對高硅碳比鑄鐵而言，即使快速冷卻，也能石墨化。硅提高了臨界冷卻速度，前述的高硅碳比鑄鐵件飛刺無白口，根據(jù)臨界冷卻速度變化也能說明。

硅在鑄鐵中有什么作用，它對鑄鐵性能有何影響

硅在鐵素體中的固溶強化作用

在固態(tài)的鑄鐵中，硅幾乎全部固溶于奧氏體和鐵素體，不進入碳化物。硅原子與鐵原子可以結(jié)合成具有強共價鍵的含硅鐵素體，不僅促進鐵素體形成，而且使鐵素體強化的作用很強。

為了了解硅強化鐵素體的能力，避免石墨形態(tài)和其他合金元素的影響，20世紀50年代，國外有人在碳含量為0.1％、不含其他合金元素的鋼中，加入不同量的硅，以比較硅對力學性能的影響，結(jié)果見表1。表1中，還列出了組織為全部珠光體、不含其他合金元素的碳鋼的性能，供對比。

硅強化鐵素體的作用很明顯。硅含量的提高后，抗拉強度和硬度都隨之提高。但是，硅固溶強化的鐵素體，抗拉強度和硬度的值仍明顯地低于珠光體。

鑄鐵中，利用硅的固溶強化作用，可以減少或不用銅、鎳、錫、鉬、鉻等提高強度的合金元素，當然是有益的?？墒?，很長時間以來。鑄造行業(yè)還沒有充分地利用硅的這種潛能就灰鑄鐵而言，由于片狀石墨切割基體的作用很大，鑄鐵的強度不高，一般對伸長率也不要求。雖然提高灰鑄鐵的強度，主要是靠控制石墨的形態(tài)、數(shù)量，以及減小共晶團的尺寸，但也不能不盡可能地增強基體組織。除需求量很少的低牌號灰鑄鐵外，一般都要求基體組織全部為珠光體。為了得到珠光體基體，鑄鐵中的硅含量當然不宜太高。因此，鑄造行業(yè)的同仁也就很少注意硅的固溶強化作用就球墨鑄鐵而言，所有的牌號對伸長率都有嚴格的要求。由表1可見，珠光體中固溶的硅量增多，伸長率相應地有所降低，硅含量超過3％后尤為明顯。

此外，從很多有關球墨鑄鐵力學性能的試驗報告中，都可見到類似的數(shù)據(jù)。

經(jīng)相當長的一段時間，逐漸形成了這樣一種觀念，即：鑄鐵中的硅含量太高，會導致延性、韌性降低。因此，硅的固溶強化作用往往就沒有受到重視。實際上，有些試驗數(shù)據(jù)中只考慮硅含量的改變，忽略了其他因素的影響，無意中夸大了硅的‘脆化’作用。

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