硅:
硅,原子序数14,原子量28.0855, 硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格,硬而脆,熔点1410°C,沸点2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末,实际是微晶体。晶态硅的电导率不及金属,且随温度升高而增加,具有明显的半导体性质。
硅的元素符号Si;原子序数14;晶型钻石立方;相对原子质量?28.1;密度2.33g/c㎡;熔点1412℃;沸点3310℃;比热容0.680J/(g〃℃);溶解热1418.4J/g
硅是铸铁的常存五元素之一,能减少碳在液态和固态铁中的溶解度,促进石墨的析出,因此是促进石墨化的元素,其作用为碳的1/3左右,故增加硅量会增加石墨的数量,也会使石墨粗大;反之,减少硅量,会使石墨细小。
在灰铸铁中,硅的质量分数控制在1.1%~2.7%的范围内,一般碳硅含量低可获得较高的机械强度和硬度,但流动性稍差;反之,碳硅含量高,流动性好,机械强度和硬度较低。当薄壁铸件出现白口时,可提高碳硅含量使之变灰;当厚壁铸件出现粗大石墨时,应适当降低碳硅含量,并达到提高机械强度和硬度的目的。
在球墨铸铁中,球化前的硅的质量分数控制在1.0%~2.0%的范围内,这主要考虑到球化时球化孕育剂还要带入一部分硅量,通常,球化后的硅的质量分数最终控制在1.8%~3.3%,在此范围内,随着硅量的提高,铁素体量增加,并能细化石墨,提高球状石墨的圆整度,但硅能提高韧性-脆性转变温度,降低冲击韧性,因此,对于珠光体球墨铸铁,硅的质量分数最终控制在1.8%~2.5%较为合适,以不出现自由渗碳体为原则;对于铁素体球墨铸铁,硅含量最终控制在2.6%~3.3%,以不显著降低韧性为原则。
在蠕墨铸铁中,蠕化前的硅的质量分数控制在1.1%~2.0%的范围内,这同样考虑到蠕化时蠕化孕育剂也要带入一部分硅量,通常,蠕化后的硅的质量分数最终控制在2.0%~3.0%,在此范围内,随着硅量的提高,铁素体量有所增加,而珠光体量有所减少,如果硅量过高或者薄断面冷却速度快,往往会使蠕墨铸铁中产生较多的球状石墨,因此原铁液的硅量可稍微降低些。
在可锻铸铁中,对于黑心可锻铸铁,硅的含量控制在1.1%~2.2%的范围内,以获得铸态白口组织为原则,提高硅量能适当提高铁液流动性、减少疏松、还能细化晶粒、增加石墨核心、加速退火过程。当不加入阻碍铸态石墨化元素以生产普通(低硅)可锻铸铁时,硅含量一般控制在1.4%以下;当加入强烈阻碍铸态石墨化的元素(如铋、锑、碲等)以生产(中硅)可锻铸铁时,硅的质量分数控制在1.5%~1.8%;在实际生产中也有为了提高退火速度,抵消铬和硫对石墨化的有害作用,把硅量控制在1.8%~2.2%或更高一些,这就是所谓的高硅可锻铸铁。对于白心可锻铸铁,硅的质量分数控制在0.3%~1.0%。
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