孕育对基体石墨的细化作用减弱了晶界脆性，使铸件的力学性能提高。另外， Si 可以提升冷却速度、细化组织，且能显著提高铸件的齐一性和断面均匀性，进 而改善铸件的切削加工性能。

1。3。4 Si 改善耐热、耐蚀性

当 3。5%≤W(Si)≤5。5%时，铸铁拥有良好的耐热性。Si 较 Fe 更容易被氧化，能 够在铸件表面上优先形成致密且连续的氧化膜，在 650~800℃的温度区间内稳定 性更好，在提升高温抗氧化性的同时，也避免了铸铁的内氧化生长。Si 能提高共 析转变温度，同时阻止工作温度下的相变。

中 Si 耐热灰铸铁通常表现出明显的脆性，这是上世纪 70 年代期间研究者做 Si 系耐热铸铁时的感受，当时 W(Si)=4。5%的灰铸铁，打箱之前就听到因铸件承受 不住铸造应力而发出断裂的声音。经过球化处理，问题得以解决。之后，牌号为 QTRSi4Mol 的球墨铸铁，因其室温和高温强度高、热疲劳性能好，被大量运用 于大型烧结车、汽车排气歧管和透平增压器壳体等。

SiO2 保护膜具备较高的化学稳定性，Si 在提高铸铁耐酸性方面起着的重要 作用[18]。国内高 Si 耐蚀铸铁的 Si 含量为：10%≤W(Si)≤15%。Si 含量大于 10%后， 相图上的奥氏体区消失，此时金相组织变成富 Si 铁素体和少量片状石墨。Si 量 过高，使共晶 C 含量显著降低，因而片状石墨较少。该铸铁的 C 含量： 0。65%≤W(C)≤1。2%，C 过高会造成组织严重疏松。必须要使 Si 含量小于 15%，这 是由于当 W(Si)>15。2%时，会出现致脆的 η 相，使铸铁韧性显著降低甚至接近零。

此外，Si 还有改善流动性和缩松倾向性这两个主要铸造性能的作用[19]。Si 促进石墨化，当铸型达到足够的刚度，由于石墨化膨胀就可以克服缩松倾向，得 到致密的铸件。

1。4 Si 固溶强化球铁-高韧球铁

1。4。1 高韧球铁

近年来，随着球墨铸铁接连应用于各个工业领域，对球铁铸件的性能要求 也越来越高。由于铸态高韧球铁以其与钢媲美的强度和韧度、低制造成本等优势， 为国内外铸造工作者所瞩目，并在这一领域取得了长足的进展。然而，由于现阶 段主要的球墨铸铁依然存在较大硬度差异，难以实现精益生产，为寻求球铁组织 强化的替代方法，目前最有效的是用固溶强化的方法，以得到高强度和韧性的球 铁[20]。经过前人的工艺论证，较于传统球铁，Si  固溶强化铁素体型球铁兼具优

异的力学性能与机加工性能，可以较大程度的实现精益化生产。 下面从多个角度验证固溶强化球墨铸铁的优越性，探讨高韧球铁工艺的的

可行性，并结合当前铸造行业的基本情况，就该材料精益化生产及大量运用提出 建言。

1。4。2 硅固溶强化铁素体球铁与传统球铁对比

(1)材料力学性能对比

传统球铁与 Si 固溶强化球铁力学性能对比如下表 1。5 所示。

表 1。5 两种材料力学性能对比分析

传统铁素体-珠光体球墨铸铁 硅固溶强化球墨铸铁

材料参数

QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT450-18 QT500-14 QT600-10

抗拉强度 Rm（min）/MPa 450 500 600 450 500 600

屈服强度 Rp0。2（min）/MPa