在鑄鐵中,硅是促進(jìn)石墨化作用的合金元素,其促進(jìn)石墨化的能力,是鎳的3倍、銅的5倍。而且無論在液態(tài)或固態(tài)的鑄鐵中,硅與鐵結(jié)合的作用都比碳強(qiáng)。
液態(tài)鑄鐵中含有硅,就會使碳的溶解度降低。鐵液中硅的含量愈高,碳含量相應(yīng)地愈低,就會有更多的碳被排擠出來。
我們從鐵碳相圖中不難理解:鐵液為過共晶成分時,硅含量高,凝固過程中,就有更多的碳以初生石墨的形態(tài)析出,直到剩余的鐵液達(dá)到共晶成分后發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變;鐵液為亞共晶成分時,凝固過程中,硅富集于初生奧氏體中。共晶轉(zhuǎn)變時,硅富集于早期結(jié)晶的共晶奧氏體中,抑制碳與鐵化合成滲碳體,增強(qiáng)碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度,促使碳以共晶石墨的形態(tài)析出;共析轉(zhuǎn)變時,固溶于奧氏體中的硅,仍然抑制碳與鐵形成滲碳體,增強(qiáng)碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度,促使碳以共析石墨的形態(tài)析出。
在灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵中,碳和硅是影響石墨形態(tài)、數(shù)量的主要元素。就是基本上不含石墨的白心可鍛鑄鐵,在其脫碳退火的過程中,硅促進(jìn)碳在奧氏體中擴(kuò)散,對于這種可鍛鑄鐵的脫碳也有重要的作用。
此外,鑄鐵中的氧和氮都有穩(wěn)定碳化物的作用。鑄鐵中含有的硅,可以使其中的氧、氮含量降低,這樣,又間接地增強(qiáng)了硅對石墨化的作用。