硅元素的作用与控制方法

硅是高锰钢中的常规元素，在钢中含量（质量分数）小于1.00%。

1.硅在高锰钢中的作用

（1）硅的脱氧作用 硅在高锰钢中的主要作用，是防止熔化期钢液的过氧化和降低钢中非金属夹杂物。

硅的脱氧能力仅次于铝而高于锰。在有锰存在时，硅的脱氧能力得到提高。图8-4示出1600℃时锰对硅脱氧能力的影响。从图中数据可以推测出：在高锰钢中，当含Si≥0.20%（质量分数，下同）时，钢液含氧量将达到约0.0030%。因此，从钢液脱氧出发，钢中含硅量为0.20%～0.30%就足够了。

（2）硅的强化作用 硅可以固溶于奥氏体中，起固溶强化作用。但是，当含硅量显示出强化作用时，又会促进高温下奥氏体晶粒粗化而降低钢的韧性。当钢中含硅量（质量分数）小于1.00%时，固溶强化作用很弱。

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图8-4 1600℃时锰对硅脱氧能力的影响

2.钢中硅含量的冶金控制

硅在高锰钢中的含量（质量分数）应控制在0.30%～0.60%，主要用于脱氧和降低钢中非金属夹杂物。因为锰的脱氧能力弱，硅的脱氧能力强，两者结合使用时，脱氧产物MnO与SiO₂能形成液态密度低的硅酸锰（MnO-SiO₂）复合氧化物自钢液中上浮排除，从而提高了脱氧效果。

高锰钢中含硅量不宜控制过高。当含硅量（质量分数）大于0.80%时，会促进粗大碳化物析出、奥氏体晶粒粗化，以及降低钢的韧性等不利影响。