硅Si（熔點1415℃）

1、對基體組織的影響（Si在α鐵中溶解度只有18.5%）

硅是鑄鐵的常存五元素之一，能減少碳在液態和固態鐵中的溶解度，促進石墨的析出，因此是促進石墨化的元素，其作用為碳的1/3左右，故增加硅量會增加石墨的數量，也會使石墨粗大；反之，減少硅量，會使石墨細小。

在灰鑄鐵中，硅的含量控制在1.1 %～2.7%的范圍內，一般說來，碳硅含量低可獲得較高的機械強度和硬度，但流動性稍差；反之，碳硅含量高，流動性好，機械強度和硬度較低。

當薄壁鑄件出現白口時，可提高碳硅含量使之變灰；當厚壁鑄件出現粗大的石墨時，應適當降低碳硅含量，并達到提高機械強度和硬度的目的。

在球墨鑄鐵中，球化前的硅含量控制在1.0 %～2.0%的范圍內，這主要考慮到球化孕育劑還要帶入一部分硅量，通常，球化后的硅含量終控制在1.8 %～3.3%，在此范圍內，隨著硅量的提高，鐵素體量增加，并能細化韌性。

對于珠光體球墨鑄鐵，硅含量終控制在1.8%～2.5%較為合適，以不出現自由滲碳體為原則；

對于鐵素體球墨鑄鐵，硅含量終控制在2.6%～3.3%，以不顯著降低韌性為原則。

硅能有效地降低白口傾向（Si在鐵中不會形成碳化物），穩定鐵素體并增大鐵素體硬度，改善球鐵的塑性，改善合金的鑄造性能，提高孕育效果。

但是硅顯著增加球鐵韌―脆轉變溫度；并且當硅增加到一定含量后，球鐵的脆性隨其含量的增加而明顯增加。

隨含硅量增高，珠光體量減少。由于硅的孕育作用，使珠光體和鐵素體的比例改變。硅在球墨鑄鐵中使鐵素體增加的作用比灰鑄鐵要大。

孕育劑中的硅比原鐵水中的硅更能促進石墨化。

球墨鑄鐵硅含量一般高于灰鑄鐵，以抑制鐵水較高的過冷傾向。

根據鑄件壁厚不同，鐵素體球鐵硅含量應在2.5～3.0%之間選擇。珠光體球鐵硅含量范圍應為2.1～2.6%。

2、對力學性能的影響

Si對球鐵力學性能具有顯著的影響，當球鐵中硅含量小于5.0%時，合金的抗拉強度、屈服強度和硬度都隨Si含量呈增大趨勢，而斷后伸長率則呈下降趨勢，其含量一般在0.8～4.0%范圍。

硅能提高抗拉強度、屈服強度和硬度，同時也使塑性指標降低，沖擊韌性明顯下降，超過3%時，急劇下降，并使脆性轉變溫度升高。

硅從兩個方面影響球鐵的沖擊韌性，其一，硅是石墨化元素，硅量增高基體中鐵素體量增加，提高沖擊值；其二，硅元素在球鐵成分范圍內能全部溶于基體中，硅量增加，硅原子固溶強化基體而降低韌性。

常溫時，基體中原子活性較大，硅使鐵素體增加起主要作用，故含硅量增高沖擊值增加；當溫度逐漸降低時，原子活性減低，且硅原子固溶于鐵素體基體后會使點陣產生產生強烈的畸變，阻礙了晶體晶面的滑移，基體塑性變形更加困難，材料由韌性斷裂向脆性斷裂轉變，沖擊韌度大幅度降低。

硅超過2.5%時，硅的含量每增加0.1%，脆性轉變溫度提高10～15℃。一般在低溫（－40℃）下工作的高韌性球鐵中的含硅量不應超過2.7%。

硅在灰鐵中，提高w (Si)量的更重要的意義在于減少了鐵液的收縮傾向。

Si可以降低鑄鐵的熔點，在含量4%以下，每1%Si降低熔點7.8℃左右；

Si的石墨化作用使低碳-硅合金強度降低；

Ni、Cu、Ti、Al和Zr可增大Si的石墨化作用，Cr、Mo、V、W、Mn、Sn、B、Sb、S、P則在不同程度上抵銷Si的石墨化作用。

Si與Fe形成固溶體其硬度隨Si量而增加，在低碳的鐵-硅合金中，2.5%以下Si對延伸率無影響。Si為4.0%時合金變脆。Si對σb的影響與鑄鐵的總碳量有關。終抗拉強度由碳當量確定。[即碳當量CE=C+ 0.3（Si+P）]；

含Si14%的低碳鑄鐵具有很好的耐酸和耐熱性能。

對含鉻量較高的品種，含Si量可適當提高，因為Si可降低奧氏體的含量，增加馬氏體量，有利于提高耐磨性。

3、碳當量

適當提高碳當量可以增加球鐵的流動性，利于澆注成型和補縮，也有利于減小鎂球鐵縮孔體積、降低縮松傾向，而且碳當量較高的鐵液具有形成鐵素體的傾向，還可提高石墨球數量。

對于退火高韌性球鐵，適當提高碳定量有利于退火過程中基體組織中滲碳體及珠光體的分解，并獲得較多的鐵素體基體組織，有利于提高韌性和塑性。根據碳當量與鑄件壁厚的關系，球鐵的碳當量宜選擇在共晶點附近，這時鐵液的流動性非常好，充型能力非常強，而且可以充分利用石墨化膨脹的自補縮作用。但是，碳定量過高容易引起石墨漂浮，因此，其上限應以不出現石墨漂浮為原則，下限以不出現自由滲碳體、保證完全球化為原則。