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硅对高铬铸铁有哪些影响

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支持 0 反对 0 举报 2021-07-21 17:09
硅一般是由炉料(主要是铬铁和生铁)带入。碳素铬铁中普遍含有硅。我国所产低碳铬铁含硅量1.5%~2.0%,高碳铬铁含硅量上限为3.0%。生铁含硅量1%~3%。用这些炉料配制高铬铸铁时,至少给铁水带进0.3%~0.5%Si。
一般认为,高铬铸铁中硅的常存成分为0.4%~0.8%。高于0.8%,属于能产生特定作用的合金元素。
硅不进入碳化物而是固溶于奥氏体或铁素体中。常存硅元素在高铬铸铁中的作用有以下两方面:
1、溶于固溶相中,对基体产生固溶强化作用。这种固溶强化作用强于锰、镍、铬、钨、钼钒。硅能显著提高奥氏体及其转变产物的弹性极限、屈服强度、屈服比、疲劳强度。这些强度性质的改善,有助于提高材料的抗磨能力。
对高铬铸铁中奥氏体转变产物的硬度测定表明:硅特别有助于提高马氏体型转变产物的硬度。在不同的冷速下冷却的铸件中,基体和碳化物的硬度均随含硅量的提高而上升。因而提高硅量会使铸件宏观硬度提高。
2、与铬和锰相比,硅与氧有较大亲和力。在熔炼过程中,硅有良好脱氧能力,能防止铁水氧化。特别是它保护铁水中含量很高的铬元素,避免铬过量氧化烧损。这是一项很重要的功能。铁水含硅量过低,例如小于0.3%,铁水的氧化程度明显提高,元素烧损量上升,并导致铸件产生氧化性气孔和夹杂物。铁水流动性也会降低。
作为合金元素存在的硅,在高铬铸铁中含量范围一般为0.8%~2.5%。此时硅产生的作用有:
(1)固溶于y-Fe中的硅,能减少铬和碳在y-Fe中的溶解度。亚共晶高铬铸铁中的碳化物含铬量将会增加。近些年的研究发现,硅使(Fe,Cr)3C碳化物形成温度显著下降,抑制了这种碳化物的生成。另外,还发现一些具有(M3C+M7C3)+y混合型碳化物共晶的高铬铸铁。混合型碳化物具有双层结构,外层碳化物为M3C型。在硅含量高达2%左右时,M3C型碳化物通过包共析反应转变为M7C3型碳化物,导致碳化物的硬度和抗磨能力提高,例如,w(C)=3%、w(Cr)=15%亚共晶高铬铸铁含硅量由0.75%增加到2.86%时,铸件铸态硬度由HRC42.9提高到HRC47.1.
(2)硅降低富铬奥氏体临界冷却速率,有助于提高高铬铸铁淬透性。
(3)硅提高高铬铸铁的Ms点。就改变Ms的效果而言,硅的能力约为钼的一倍,因而有助于增加马氏体转变量,减少铸态或淬火后的高铬铸铁中残余奥氏体量。
(4)硅缩小高铬铸铁共晶反应的温度范围,使共晶碳化物变得较为细小,分布变得较为弥散。
过去一般高铬铸铁标准规定,铸件含硅量多为0.5%~0.8%。认识了硅的这些有益作用后,高铬铸铁允许含硅量都有所增加。特别是中铬硅铸铁和白口铸铁允许含硅量范围已经提高到2%左右。
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