硅对球墨铸铁力学性能的影响及其机理

（一） 硅对球墨铸铁基体组织的影响

硅是Fe—C合金中能够封闭γ区的元素。硅降低碳在γ—Fe中的溶解度。硅使共析点的含碳量降低。硅提高共析转变温度。

硅是促进石墨化元素，硅使共晶温度升高，使共晶含碳量降低。

化学分析表明，在珠光体等温转变所形成的碳化物中，含硅量很少，这说明，硅原子能迅速从碳化物移向α固溶体。这也就是说，硅是不形成碳化物的元素。

图5-5　球墨铸铁碳当量和缩松的关系

注：①试样尺寸：Φ90mm×140mm；②用缩松范围最低部位至试样底部位置表示缩松严重程度；③图中距离越大，缩松越小

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图5-6　含硅量与冷却速度对球墨铸铁与灰铸铁基体组织的影响

F—铁素体；P—珠光体；K—渗碳体

关于含硅量与铸件壁厚对球墨铸铁基体组织的影响如图5-6所示。为了对比，图中虚线表示普通灰铸铁的基体组织。可以看出，球墨铸铁的碳化物+珠光体、珠光体+铁素体的组织区域均扩大，而珠光体区域和铁素体区域则缩小。在该图中也可以看出，随着含硅量增加珠光体区域实际上几乎已经消失。

球墨铸铁由于硅的孕育作用，而使珠光体和铁素体的比例改变。硅在球墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁要大。

（二） 硅对球墨铸铁力学性能的影响

硅提高球墨铸铁的抗拉强度σb、屈服强度σ0．2和硬度HBS，同时也使塑性指标降低。图5-7示出硅量的质量分数在5%以下时对力学性能的影响。当硅的质量分数超过5%以上时，虽然硬度值继续增加，但抗拉强度则急剧下降，同时，冲击韧度aK 和断后伸长率δ也继续下降，以致冲击韧度aK 降至普通灰铸铁所具有的水平。图5-8是硅对球墨铸铁和灰铸铁力学性能的影响对比。

对低锰铸态铁素体球墨铸铁来说，增加含硅量会使冲击韧度明显下降。当硅超过3%时，冲击韧度急剧降低。硅使球墨铸铁的脆性转变温度升高。