硅元素的功效及作用分析

硅在镍铬合金中的含量（质量分数）为0.5%～2.0%，在镍铬铁合金中的含量（质量分数）为0.5%～3.0%。作为合金元素，硅在镍铬（铁）电热合金中所起的作用如下：

1.提高合金的高温抗氧化性能

合金中的硅高温氧化生成SiO₂，分布在表面Cr₂O₃氧化膜与基体金属的界面处，可以阻碍氧向内部渗入，降低合金的氧化速度。

硅以SiO₂的形式进入氧化膜中，可以与Cr₂O₃形成化合物，使氧化膜的致密性得到提高，改善抗氧性能。

硅和稀土元素同时存在时，硅提高合金抗氧化性能的效果更为显著。硅对Cr20Ni80合金氧化增重的影响如图13-6所示。从图中曲线可知：提高Cr20Ni80合金抗氧化性能的最佳含硅量（质量分数）为1.5%～2.0%，过高含硅量会使氧化膜出现缺陷，降低保护作用，使氧化速度加快。

图13-6 硅对Cr20Ni80合金氧化增重的影响

2.提高合金的电阻率

镍铬（铁）电热合金的电阻率低，当利用铬提高电阻率遇到困难时，硅就成为提高电阻率的重要合金元素。合金元素对Cr20Ni80合金电阻率的影响见图13-7。将硅含量（质量分数）控制在1.5%～2.0%时，可将Cr20Ni80合金室温电阻率从1.09μΩ·m提高至约1.14μΩ·m。

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图13-7 合金元素对Cr20Ni80合金电阻率的影响

3.利用硅脱氧降低合金含氧量

硅在镍铬（铁）电热合金中的另一重要作用是用作脱氧。硅在合金中是最强的脱氧元素。中频感应炉冶炼镍铬（铁）电热合金时，主要利用含硅合金。如硅钙合金粉进行扩散脱氧；利用硅钙、硅钙钡铝合金进行终脱氧。合金中允许较高的硅含量，对选用上述脱氧剂是有利的。另外，硅脱氧产物SiO₂，同合金中其他氧化物如FeO、NiO、MnO等形成的复合氧化物容易上浮去除，对降低钢中夹杂物，提高合金纯净度有利。

4.提高合金的快速寿命值

镍铬（铁）电热合金的快速寿命值，随合金中含硅量的增加而延长。表13-6列出硅对镍铬（铁）电热合金快速寿命值的影响。硅对延长合金快速寿命值的原因是：硅能改善氧化膜与基本金属的结合强度，提高合金的抗氧化性能；其次，部分硅固溶于奥氏体产生的固溶强化，改善了高温强度。

表13-6 硅对镍铬（铁）电热合金快速寿命值的影响

注：快速寿命值为三只试样平均值。

总之，硅在镍铬（铁）电热合金中所起的作用是综合性和显著的，硅是合金中重要的组成元素。