硅Si（熔點1415℃）

1 、對基體組織的(de)影(yǐng)響（Si在α鐵(tiě)中溶解度只有18.5%）

硅是(shì)鑄鐵(tiě)的(de)常存(cún)五元素(sù)之(zhī)一，能減少碳(tàn)在液態和固態鐵(tiě)中的(de)溶解度，促進石(shí)墨的(de)析出 ，因此是(shì)促進石(shí)墨化的(de)元素(sù) ，其作用為碳(tàn)的(de)1/3左右，故增加(jiā)硅量會增加(jiā)石(shí)墨的(de)數量 ，也會使石(shí)墨粗大 ；反之(zhī) ，減少硅量，會使石(shí)墨細小。

在灰鑄鐵(tiě)中 ，硅的(de)含量控制在1.1 %～2.7%的(de)範圍內，一般說來，碳(tàn)硅含量低(dī)可(kě)獲得(dé)較高的(de)機械(xiè)強度和硬度 ，但流動(dòng)性稍差 ；反之(zhī)，碳(tàn)硅含量高，流動(dòng)性好(hǎo)，機械(xiè)強度和硬度較低(dī)。

當薄壁鑄件出現白口(kǒu)時，可(kě)提(tí)高碳(tàn)硅含量使之(zhī)變灰；當厚壁鑄件出現粗大的(de)石(shí)墨時，應適當降低(dī)碳(tàn)硅含量，並達到提(tí)高機械(xiè)強度和硬度的(de)目的(de) 。

在球墨鑄鐵(tiě)中 ，球化前(qián)的(de)硅含量控制在1.0 %～2.0%的(de)範圍內，這(zhè)主要考慮到球化孕育(yù)劑還要帶入一部分硅量，通常 ，球化後的(de)硅含量終控制在1.8 %～3.3%，在此範圍內 ，隨著硅量的(de)提(tí)高 ，鐵(tiě)素(sù)體量增加(jiā)，並能細化韌性。

對於珠光體球墨鑄鐵(tiě) ，硅含量終控制在1.8%～2.5%較為合適，以不出現自由滲碳(tàn)體為原(yuán)則；

對於鐵(tiě)素(sù)體球墨鑄鐵(tiě) ，硅含量終控制在2.6%～3.3% ，以不顯(xiǎn)著降低(dī)韌性為原(yuán)則。

硅能有效地降低(dī)白口(kǒu)傾向（Si在鐵(tiě)中不會形成(chéng)碳(tàn)化物） ，穩定鐵(tiě)素(sù)體並增大鐵(tiě)素(sù)體硬度，改善(shàn)球鐵(tiě)的(de)塑性 ，改善(shàn)合金的(de)鑄造性能 ，提(tí)高孕育(yù)效果。

但是(shì)硅顯(xiǎn)著增加(jiā)球鐵(tiě)韌―脆轉變溫度；並且(qiě)當硅增加(jiā)到一定含量後，球鐵(tiě)的(de)脆性隨其含量的(de)增加(jiā)而明(míng)顯(xiǎn)增加(jiā) 。

隨含硅量增高 ，珠光體量減少 。由於硅的(de)孕育(yù)作用，使珠光體和鐵(tiě)素(sù)體的(de)比例改變 。硅在球墨鑄鐵(tiě)中使鐵(tiě)素(sù)體增加(jiā)的(de)作用比灰鑄鐵(tiě)要大。

孕育(yù)劑中的(de)硅比原(yuán)鐵(tiě)水(shuǐ)中的(de)硅更能促進石(shí)墨化。

球墨鑄鐵(tiě)硅含量一般高於灰鑄鐵(tiě)，以抑制鐵(tiě)水(shuǐ)較高的(de)過冷傾向。

根據鑄件壁厚不同，鐵(tiě)素(sù)體球鐵(tiě)硅含量應在2.5～3.0%之(zhī)間選擇 。珠光體球鐵(tiě)硅含量範圍應為2.1～2.6% 。

2 、對力(lì)學性能的(de)影(yǐng)響

Si對球鐵(tiě)力(lì)學性能具有顯(xiǎn)著的(de)影(yǐng)響，當球鐵(tiě)中硅含量小於5.0%時，合金的(de)抗拉強度、屈服強度和硬度都隨Si含量呈增大趨勢 ，而斷後伸長率則呈下降趨勢，其含量一般在0.8～4.0%範圍。

硅能提(tí)高抗拉強度、屈服強度和硬度，同時也使塑性指標降低(dī) ，衝擊韌性明(míng)顯(xiǎn)下降，超過3%時，急劇下降，並使脆性轉變溫度升高 。

硅從兩個方面影(yǐng)響球鐵(tiě)的(de)衝擊韌性，其一，硅是(shì)石(shí)墨化元素(sù)，硅量增高基體中鐵(tiě)素(sù)體量增加(jiā)，提(tí)高衝擊值 ；其二(èr)，硅元素(sù)在球鐵(tiě)成(chéng)分範圍內能全(chéng)部溶於基體中 ，硅量增加(jiā)，硅原(yuán)子固溶強化基體而降低(dī)韌性。

常溫時，基體中原(yuán)子活性較大，硅使鐵(tiě)素(sù)體增加(jiā)起(qǐ)主要作用，故含硅量增高衝擊值增加(jiā)；當溫度逐漸降低(dī)時，原(yuán)子活性減低(dī) ，且(qiě)硅原(yuán)子固溶於鐵(tiě)素(sù)體基體後會使點陣產生(shēng)產生(shēng)強烈的(de)畸變，阻礙了晶體晶面的(de)滑移 ，基體塑性變形更加(jiā)困難，材料(liào)由韌性斷裂向脆性斷裂轉變 ，衝擊韌度大幅度降低(dī)。

硅超過2.5%時 ，硅的(de)含量每增加(jiā)0.1%，脆性轉變溫度提(tí)高10～15℃。一般在低(dī)溫（－40℃）下工作的(de)高韌性球鐵(tiě)中的(de)含硅量不應超過2.7%。

硅在灰鐵(tiě)中 ，提(tí)高w (Si)量的(de)更重要的(de)意(yì)義在於減少了鐵(tiě)液的(de)收縮(suō)傾向 。

Si可(kě)以降低(dī)鑄鐵(tiě)的(de)熔點，在含量4%以下，每1%Si降低(dī)熔點7.8℃左右；

Si的(de)石(shí)墨化作用使低(dī)碳(tàn)-硅合金強度降低(dī)；

Ni 、Cu、Ti 、Al和Zr可(kě)增大Si的(de)石(shí)墨化作用 ，Cr 、Mo、V、W 、Mn 、Sn、B、Sb、S
、P則在不同程度上抵銷(xiāo)Si的(de)石(shí)墨化作用。

Si與Fe形成(chéng)固溶體其硬度隨Si量而增加(jiā)，在低(dī)碳(tàn)的(de)鐵(tiě)-硅合金中，2.5%以下Si對延伸率無影(yǐng)響 。Si為4.0%時合金變脆。Si對σb的(de)影(yǐng)響與鑄鐵(tiě)的(de)總碳(tàn)量有關 。終抗拉強度由碳(tàn)當量確定。[即碳(tàn)當量CE=C+ 0.3（Si+P）]；

含Si14%的(de)低(dī)碳(tàn)鑄鐵(tiě)具有很好(hǎo)的(de)耐酸和耐熱性能。

對含鉻量較高的(de)品種 ，含Si量可(kě)適當提(tí)高 ，因為Si可(kě)降低(dī)奧氏體的(de)含量，增加(jiā)馬(mǎ)氏體量，有利於提(tí)高耐磨性 。

3 、碳(tàn)當量

適當提(tí)高碳(tàn)當量可(kě)以增加(jiā)球鐵(tiě)的(de)流動(dòng)性 ，利於澆注成(chéng)型和補縮(suō) ，也有利於減小鎂球鐵(tiě)縮(suō)孔體積 、降低(dī)縮(suō)松傾向 ，而且(qiě)碳(tàn)當量較高的(de)鐵(tiě)液具有形成(chéng)鐵(tiě)素(sù)體的(de)傾向，還可(kě)提(tí)高石(shí)墨球數量。

對於退火高韌性球鐵(tiě)，適當提(tí)高碳(tàn)定量有利於退火過程中基體組織中滲碳(tàn)體及珠光體的(de)分解，並獲得(dé)較多(duō)的(de)鐵(tiě)素(sù)體基體組織 ，有利於提(tí)高韌性和塑性。根據碳(tàn)當量與鑄件壁厚的(de)關係(xì) ，球鐵(tiě)的(de)碳(tàn)當量宜選擇在共晶點附(fù)近，這(zhè)時鐵(tiě)液的(de)流動(dòng)性非常好(hǎo) ，充型能力(lì)非常強，而且(qiě)可(kě)以充分利用石(shí)墨化膨脹的(de)自補縮(suō)作用。但是(shì)，碳(tàn)定量過高容易(yì)引起(qǐ)石(shí)墨漂浮，因此，其上限應以不出現石(shí)墨漂浮為原(yuán)則 ，下限以不出現自由滲碳(tàn)體 、保證完全(chéng)球化為原(yuán)則。