硅Si（熔點(diǎn)1415℃）

1、對基體組織的影響（Si在α鐵中溶解度只有18.5%）

硅是鑄鐵的常存五元素之一，能減少碳在液態(tài)和固態(tài)鐵中的溶解度，促進(jìn)石墨的析出，因此是促進(jìn)石墨化的元素，其作用為碳的1/3左右，故增加硅量會增加石墨的數(shù)量，也會使石墨粗大；反之，減少硅量，會使石墨細(xì)小。

在灰鑄鐵中，硅的含量控制在1.1 %～2.7%的范圍內(nèi)，一般說來，碳硅含量低可獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，但流動性稍差；反之，碳硅含量高，流動性好，機(jī)械強(qiáng)度和硬度較低。

當(dāng)薄壁鑄件出現(xiàn)白口時(shí)，可提高碳硅含量使之變灰；當(dāng)厚壁鑄件出現(xiàn)粗大的石墨時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低碳硅含量，并達(dá)到提高機(jī)械強(qiáng)度和硬度的目的。

在球墨鑄鐵中，球化前的硅含量控制在1.0 %～2.0%的范圍內(nèi)，這主要考慮到球化孕育劑還要帶入一部分硅量，通常，球化后的硅含量終控制在1.8 %～3.3%，在此范圍內(nèi)，隨著硅量的提高，鐵素體量增加，并能細(xì)化韌性。

對于珠光體球墨鑄鐵，硅含量終控制在1.8%～2.5%較為合適，以不出現(xiàn)自由滲碳體為原則；

對于鐵素體球墨鑄鐵，硅含量終控制在2.6%～3.3%，以不顯著降低韌性為原則。

硅能有效地降低白口傾向（Si在鐵中不會形成碳化物），穩(wěn)定鐵素體并增大鐵素體硬度，改善球鐵的塑性，改善合金的鑄造性能，提高孕育效果。

但是硅顯著增加球鐵韌―脆轉(zhuǎn)變溫度；并且當(dāng)硅增加到一定含量后，球鐵的脆性隨其含量的增加而明顯增加。

隨含硅量增高，珠光體量減少。由于硅的孕育作用，使珠光體和鐵素體的比例改變。硅在球墨鑄鐵中使鐵素體增加的作用比灰鑄鐵要大。

孕育劑中的硅比原鐵水中的硅更能促進(jìn)石墨化。

球墨鑄鐵硅含量一般高于灰鑄鐵，以抑制鐵水較高的過冷傾向。

根據(jù)鑄件壁厚不同，鐵素體球鐵硅含量應(yīng)在2.5～3.0%之間選擇。珠光體球鐵硅含量范圍應(yīng)為2.1～2.6%。

2、對力學(xué)性能的影響

Si對球鐵力學(xué)性能具有顯著的影響，當(dāng)球鐵中硅含量小于5.0%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度都隨Si含量呈增大趨勢，而斷后伸長率則呈下降趨勢，其含量一般在0.8～4.0%范圍。

硅能提高抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，同時(shí)也使塑性指標(biāo)降低，沖擊韌性明顯下降，超過3%時(shí)，急劇下降，并使脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。

硅從兩個(gè)方面影響球鐵的沖擊韌性，其一，硅是石墨化元素，硅量增高基體中鐵素體量增加，提高沖擊值；其二，硅元素在球鐵成分范圍內(nèi)能全部溶于基體中，硅量增加，硅原子固溶強(qiáng)化基體而降低韌性。

常溫時(shí)，基體中原子活性較大，硅使鐵素體增加起主要作用，故含硅量增高沖擊值增加；當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)，原子活性減低，且硅原子固溶于鐵素體基體后會使點(diǎn)陣產(chǎn)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的畸變，阻礙了晶體晶面的滑移，基體塑性變形更加困難，材料由韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變，沖擊韌度大幅度降低。

硅超過2.5%時(shí)，硅的含量每增加0.1%，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～15℃。一般在低溫（－40℃）下工作的高韌性球鐵中的含硅量不應(yīng)超過2.7%。

硅在灰鐵中，提高w (Si)量的更重要的意義在于減少了鐵液的收縮傾向。

Si可以降低鑄鐵的熔點(diǎn)，在含量4%以下，每1%Si降低熔點(diǎn)7.8℃左右；

Si的石墨化作用使低碳-硅合金強(qiáng)度降低；

Ni、Cu、Ti、Al和Zr可增大Si的石墨化作用，Cr、Mo、V、W、Mn、Sn、B、Sb、S、P則在不同程度上抵銷Si的石墨化作用。

Si與Fe形成固溶體其硬度隨Si量而增加，在低碳的鐵-硅合金中，2.5%以下Si對延伸率無影響。Si為4.0%時(shí)合金變脆。Si對σb的影響與鑄鐵的總碳量有關(guān)。終抗拉強(qiáng)度由碳當(dāng)量確定。[即碳當(dāng)量CE=C+ 0.3（Si+P）]；

含Si14%的低碳鑄鐵具有很好的耐酸和耐熱性能。

對含鉻量較高的品種，含Si量可適當(dāng)提高，因?yàn)镾i可降低奧氏體的含量，增加馬氏體量，有利于提高耐磨性。

3、碳當(dāng)量

適當(dāng)提高碳當(dāng)量可以增加球鐵的流動性，利于澆注成型和補(bǔ)縮，也有利于減小鎂球鐵縮孔體積、降低縮松傾向，而且碳當(dāng)量較高的鐵液具有形成鐵素體的傾向，還可提高石墨球數(shù)量。

對于退火高韌性球鐵，適當(dāng)提高碳定量有利于退火過程中基體組織中滲碳體及珠光體的分解，并獲得較多的鐵素體基體組織，有利于提高韌性和塑性。根據(jù)碳當(dāng)量與鑄件壁厚的關(guān)系，球鐵的碳當(dāng)量宜選擇在共晶點(diǎn)附近，這時(shí)鐵液的流動性非常好，充型能力非常強(qiáng)，而且可以充分利用石墨化膨脹的自補(bǔ)縮作用。但是，碳定量過高容易引起石墨漂浮，因此，其上限應(yīng)以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則，下限以不出現(xiàn)自由滲碳體、保證完全球化為原則。