硅一般是由爐料(主要是鉻鐵和生鐵)帶入。碳素鉻鐵中普遍含有硅。我國所產(chǎn)低碳鉻鐵含硅量1.5%~2.0%,高碳鉻鐵含硅量上限為3.0%。生鐵含硅量1%~3%。用這些爐料配制高鉻鑄鐵時,至少給鐵水帶進0.3%~0.5%Si。
一般認為,高鉻鑄鐵中硅的常存成分為0.4%~0.8%。高于0.8%,屬于能產(chǎn)生特定作用的合金元素。
硅不進入碳化物而是固溶于奧氏體或鐵素體中。常存硅元素在高鉻鑄鐵中的作用有以下兩方面:
1、溶于固溶相中,對基體產(chǎn)生固溶強化作用。這種固溶強化作用強于錳、鎳、鉻、鎢、鉬釩。硅能顯著提高奧氏體及其轉變產(chǎn)物的彈性極限、屈服強度、屈服比、疲勞強度。這些強度性質的改善,有助于提高材料的抗磨能力。
對高鉻鑄鐵中奧氏體轉變產(chǎn)物的硬度測定表明:硅特別有助于提高馬氏體型轉變產(chǎn)物的硬度。在不同的冷速下冷卻的鑄件中,基體和碳化物的硬度均隨含硅量的提高而上升。因而提高硅量會使鑄件宏觀硬度提高。
2、與鉻和錳相比,硅與氧有較大親和力。在熔煉過程中,硅有良好脫氧能力,能防止鐵水氧化。特別是它保護鐵水中含量很高的鉻元素,避免鉻過量氧化燒損。這是一項很重要的功能。鐵水含硅量過低,例如小于0.3%,鐵水的氧化程度明顯提高,元素燒損量上升,并導致鑄件產(chǎn)生氧化性氣孔和夾雜物。鐵水流動性也會降低。
作為合金元素存在的硅,在高鉻鑄鐵中含量范圍一般為0.8%~2.5%。此時硅產(chǎn)生的作用有:
(1)固溶于y-Fe中的硅,能減少鉻和碳在y-Fe中的溶解度。亞共晶高鉻鑄鐵中的碳化物含鉻量將會增加。近些年的研究發(fā)現(xiàn),硅使(Fe,Cr)3C碳化物形成溫度顯著下降,抑制了這種碳化物的生成。另外,還發(fā)現(xiàn)一些具有(M3C+M7C3)+y混合型碳化物共晶的高鉻鑄鐵。混合型碳化物具有雙層結構,外層碳化物為M3C型。在硅含量高達2%左右時,M3C型碳化物通過包共析反應轉變?yōu)镸7C3型碳化物,導致碳化物的硬度和抗磨能力提高,例如,w(C)=3%、w(Cr)=15%亞共晶高鉻鑄鐵含硅量由0.75%增加到2.86%時,鑄件鑄態(tài)硬度由HRC42.9提高到HRC47.1.
(2)硅降低富鉻奧氏體臨界冷卻速率,有助于提高高鉻鑄鐵淬透性。
(3)硅提高高鉻鑄鐵的Ms點。就改變Ms的效果而言,硅的能力約為鉬的一倍,因而有助于增加馬氏體轉變量,減少鑄態(tài)或淬火后的高鉻鑄鐵中殘余奧氏體量。
(4)硅縮小高鉻鑄鐵共晶反應的溫度范圍,使共晶碳化物變得較為細小,分布變得較為彌散。
過去一般高鉻鑄鐵標準規(guī)定,鑄件含硅量多為0.5%~0.8%。認識了硅的這些有益作用后,高鉻鑄鐵允許含硅量都有所增加。特別是中鉻硅鑄鐵和白口鑄鐵允許含硅量范圍已經(jīng)提高到2%左右。

已關閉