鑄鐵件的碳當(dāng)量的選擇是比較固定的，那么，碳和硅就構(gòu)成一定的關(guān)聯(lián)。本文使用了這種關(guān)聯(lián)的關(guān)系。敘述碳或硅的含量不同的球墨鑄鐵類型。

    一、超高含碳量球狀石墨鑄鐵

    中國古代，冶鑄使用的是豎爐，鐵水溫度偏低,古人使用大量氣囊鼓風(fēng)，鐵水含氧量比較高，鐵水析出的碳結(jié)晶時，疑似在均勻活性元素氧的作用下，沒有方向性生長，成為球狀。豎爐現(xiàn)場，存在加熱裝置，似乎無論是鐵范還是泥范，古人都進(jìn)行烘烤以后使用的。從而有效的保證充型，降低氣孔，保證基體組織。

    為此，某大型鋼鐵公司進(jìn)行大型高爐煉鋼生鐵鐵水崩濺被大氣氧化凝結(jié)物理化檢驗，發(fā)現(xiàn)了存在大量球狀石墨，而不是C型石墨。這里，含碳量4.3%上下，含硅量0.5-0.8%。

    這樣，現(xiàn)在對球墨鑄鐵的球化處理時使用氧硫孕育處理劑，就比較好理解了。關(guān)于含硫量，值得注意的是，英國鑄協(xié)的鑄鐵金相圖片提供了超硫鑄鐵，含硫量0.22%時，石墨呈現(xiàn)緊實狀——球團(tuán)狀石墨，圖片說明：含錳量不足于中和含硫量。就是說，在適當(dāng)多的活性氧硫元素的均勻作用場下，石墨結(jié)晶趨向緊實狀態(tài)，而不是呈現(xiàn)方向性生長。

    二、高碳低硅型球墨鑄鐵

    當(dāng)前，我國大量采用的是高碳低硅型球墨鑄鐵，由于含碳量比較高，充型能力強(qiáng)、縮前膨脹作用好。只是，由于比較高的含碳量，容易出現(xiàn)碳量的比重偏析，表現(xiàn)為石墨聚集、漂浮。當(dāng)然，鑄造工藝進(jìn)行適當(dāng)凈化鐵水，或者逸流技術(shù)措施，可以減輕以致克服這種現(xiàn)象。

    無論哪國學(xué)者都承認(rèn)這里的硅存在于鐵素體中，就是說，硅固溶于鐵素體中，根據(jù)固溶強(qiáng)化原理，必然是硅固溶強(qiáng)化了鐵素體。珠光體內(nèi)的鐵素體占比高達(dá)80%?？梢?，硅的固溶強(qiáng)化作用的貢獻(xiàn)之大。

    我國球化使用的球化劑，往往含稀土比較多，很多人說是浪費(fèi)稀土資源，就其本質(zhì)上更進(jìn)一步應(yīng)該說明的是，稀土在其凈化雜質(zhì)的過程中，結(jié)合的形成物只是具有高熔點(diǎn)性質(zhì)，可惜的是，其比重略小，體型略大——特別是復(fù)雜的結(jié)合物，漂浮脫離鐵水的速度受到限制，生產(chǎn)上就出現(xiàn)需要不止一次的扒渣，實際生產(chǎn)中所謂的出現(xiàn)二次渣問題，與稀土含量偏高的不斷新生稀土凈化產(chǎn)生的結(jié)合物不無關(guān)系。以此，現(xiàn)在我國的共識是，選擇優(yōu)質(zhì)、高純生鐵，降低稀土使用量。如今的中國，處于高純生鐵供大于求的狀態(tài)，并且價格回落。

    三、高硅碳比型球墨鑄鐵

    曾經(jīng)在河南滎陽，大規(guī)模的牌號QT500-7鑄態(tài)的195柴油機(jī)的凸輪軸上，使用含碳量3.3-3.5%，不允許超過3.5%的成分控制。機(jī)械性能檢測性能非常好。

    青海鑄造廠就使用含碳量不超過3.5%，甚至不超過3.3%的成分掌控。大量檢驗結(jié)果顯示，無論是QT400-18，還是QT700-2，QT800-2，抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率都比國家標(biāo)準(zhǔn)高了許多。這樣的成分掌控，用于南極科考的120馬力推土機(jī)上的不同牌號的球墨鑄鐵件，用于東北、西北的高寒地區(qū)的油田抽油機(jī)變速箱全套齒輪——代替ZG35CrMo，沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題。甚至在新疆，抽油機(jī)變速箱的40Cr軸斷裂，更換新軸以后球墨鑄鐵齒輪還能繼續(xù)使用。

    因為球墨鑄鐵件的碳當(dāng)量的規(guī)范，碳量的降低，必然是含硅量的提高。

    這就有一個硅的使用的理論理念和生產(chǎn)技術(shù)操作問題了。

    四、高硅低碳型球墨鑄鐵

    就是現(xiàn)在所謂的第二代球墨鑄鐵，其大大提高了含硅量，使含硅量等于或超過含碳量。充分強(qiáng)調(diào)硅固溶強(qiáng)化作用。同時得到很好的抗拉強(qiáng)度和非常好的斷后伸長率。這與過去的球墨鑄鐵在提高抗拉強(qiáng)度時，必然降低了其斷后伸長率不同。

    理論上，固溶強(qiáng)化有兩種作用表現(xiàn)：間隙固溶——提高材料的強(qiáng)度而犧牲材料的韌性；置換固溶——同時增加材料的強(qiáng)度和韌性。

    歐洲人公開了其不同牌號的化學(xué)成分。類同于我國的硅系耐熱球墨鑄鐵。而我國的硅系耐熱球墨鑄鐵，一般給出的技術(shù)數(shù)據(jù)是硬度偏高，斷后伸長率低，甚至感覺其存在脆性。

    云南理工大學(xué)研究的超亞共晶球墨鑄鐵系列，含碳量1.2-2.0，含硅量1.8-3.0，使用0.4-0.8%的Sx特殊變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理。得到的新型球墨鑄鐵。其中，Sx變質(zhì)劑含有過去通常認(rèn)為的反球化的表面活性元素。他們的推導(dǎo)，也非常重視變質(zhì)劑的活性元素的作用。