1、碳、硅 碳、硅都是強(qiáng)烈地促進(jìn)石墨化的元素，可用碳當(dāng)量來說明他們對(duì)灰鑄鐵金相組織和力學(xué)性能的影響。提高碳當(dāng)量促使石墨片變粗、數(shù)量增加，強(qiáng)度硬度下降。相反降低碳當(dāng)量可減少石墨數(shù)量、細(xì)化石墨、增加初析奧氏體枝晶數(shù)量，從而提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。但是降低碳當(dāng)量會(huì)導(dǎo)致鑄造性能下降。
2、錳：錳本身是穩(wěn)定碳化物、阻礙石墨化的元素，在灰鑄鐵中具有穩(wěn)定和細(xì)化珠光體作用，在 Mn=0．5％～1％ 范圍內(nèi)，增加錳量，有利于強(qiáng)度、硬度的提高。
3、磷：鑄鐵中含磷量超過0.02%，就有可能出現(xiàn)晶間磷共晶。磷在奧氏體中的溶解度很小，鑄鐵凝固時(shí)，磷基本上都留在液體中。共晶凝固接近完成時(shí)，共晶團(tuán)之間剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C-7%、P）。此液相約在955℃凝固。 鑄鐵凝固時(shí)，鉬、鉻、鎢和釩都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。鑄鐵中含磷量高時(shí)，除磷共晶本身的有害作用外，還會(huì)使金屬基體中所含的合金元素減少，從而減弱合金元素的作用。 磷共晶液體在凝固長(zhǎng)大的共晶團(tuán)周圍呈糊狀，凝固收縮很難得到補(bǔ)給，鑄件出現(xiàn)縮松的傾向較大。
4、硫：降低鐵液流動(dòng)性，增加鑄件熱裂傾向，是鑄件中的有害元素。很多人認(rèn)為硫含量越低越好，實(shí)則不然，當(dāng)硫含量≤0．05％時(shí)，此種鑄鐵對(duì)我們使用的普通孕育劑來說不起作用，原因是孕育衰退的很快，常常在鑄件中產(chǎn)生白口。
5、銅：銅是生產(chǎn)灰鑄鐵最常加入的合金元素，主要原因是由于銅熔點(diǎn)低（1083℃），易熔解，合金化效果好，銅的石墨化能力約為硅的1／5，因此能降低鑄鐵的白口傾向，同時(shí)銅也能降低奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度，因此銅能促進(jìn)珠光體的形成，增加珠光體的含量，同時(shí)能細(xì)化珠光體和強(qiáng)化珠光體及其中的鐵素體，因而增加鑄鐵的硬度及強(qiáng)度。但是并非銅量越高越好，銅的適宜加入量為0．2％～0．4％當(dāng)大量地加銅時(shí)，同時(shí)又加入錫和鉻的做法對(duì)切削性能是有害的，它會(huì)促使基體組織中產(chǎn)生大量的索氏體組織。
6、鉻：鉻的合金化效果是非常強(qiáng)烈的，主要是因?yàn)榧鱼t使鐵水白口傾向增大，鑄件易收縮，產(chǎn)生廢品。所以，應(yīng)對(duì)鉻量加以控制。一方面希望鐵水中含有一定量的鉻，以提高鑄件的強(qiáng)度和硬度；另一方面又將鉻嚴(yán)格控制在下限，以防止鑄件收縮而造成廢品率增加。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，原鐵水鉻量超過0．35％時(shí)，將對(duì)鑄件產(chǎn)生致命的影響。
7、鉬：鉬是典型的化合物形成元素，是很強(qiáng)的珠光體穩(wěn)定元素，它能細(xì)化石墨，在ωMo <0．8％時(shí)，鉬能細(xì)化珠光體，同時(shí)能強(qiáng)化珠光體中的鐵素體，從而能有效地提高鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。
a、加大過熱或延長(zhǎng)保溫州間．能使熔液內(nèi)已有的異質(zhì)核心消失或功效下降，使奧氏體晶粒數(shù)目減少。
b、鈦對(duì)灰鑄鐵有細(xì)化初生奧氏體的作用。因?yàn)殁伒奶蓟�、氮化物、碳氮化物可作為奧氏休形核的基礎(chǔ)。鈦可增加奧氏體的核心，細(xì)化奧氏體晶粒。另方面當(dāng)鐵液中存在多于的Ti時(shí)，鐵中的S會(huì)和Ti而不是和Mn反應(yīng)生成TiS顆粒，TiS的石墨核心作用比不上MnS有效，因此，延緩了共晶石墨核心的形成，從而增加了初生奧氏體的析出時(shí)間。釩、鉻、鋁、鋯與鈦相似易形成碳化物、氮化物和碳氮化物，可成為奧氏體核心。
c、各種孕育劑對(duì)共晶團(tuán)數(shù)的效果存在較大差異，依次排列為： CaSi＞ZrFeSi＞75FeSi＞BaSi＞SrFeSi 含Sr或Ti的FeSi對(duì)共晶團(tuán)數(shù)的影響較弱，含稀土的孕育劑作用最好，當(dāng)與Al、N復(fù)合加入時(shí)作用更加顯著。含A1、Bi的硅鐵可強(qiáng)烈增加共晶團(tuán)數(shù)，
d、以石墨晶核為中心所形成的石墨—奧氏體兩相共生生長(zhǎng)的晶粒稱共晶團(tuán)。存在于鐵液中可做共晶石墨核心的亞微觀石墨聚積體、殘存未熔的石墨微粒、初生石墨片分枝，高熔點(diǎn)化合物及氣體夾雜，同樣也是共晶團(tuán)的核心。 由于共晶晶核是共晶團(tuán)生長(zhǎng)的起點(diǎn)，故共晶團(tuán)數(shù)即反映共晶鐵液中能長(zhǎng)成石墨的核心數(shù)。影響共晶團(tuán)數(shù)的因素有化學(xué)成分、鐵液的核心狀態(tài)及冷卻速度。 化學(xué)成分中的碳、硅量有重要影響．碳當(dāng)量越接近共晶成分，共晶團(tuán)數(shù)則越多。S是影響灰鑄鐵共晶團(tuán)的另一重要元素，低的含硫量對(duì)提高共晶團(tuán)不利，因?yàn)殍F液中的硫化物是石墨核心的重要物質(zhì)，此外硫可降低異質(zhì)核心與熔體之間的界面能，使更多的核心得到活化當(dāng)W(S)＜0．03％時(shí)，共晶團(tuán)數(shù)顯著減少，孕育的效果降低。 Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2％以內(nèi)時(shí)，Mn量增多，共晶團(tuán)數(shù)隨之提高。Nb在鐵液中易生成碳、氮化合物，作為石墨核心而增加共晶團(tuán)。Ti、V降低共晶團(tuán)數(shù)，因?yàn)殁C降低碳的話度；鈦易奪取MnS、MgS中的S形成鈦的硫化物，其生核能力不如MnS、MgS有效。鐵液中N使共晶團(tuán)增加，當(dāng)含N小于350 x10-6時(shí)不明顯，超過一定值后，增大過冷從而增加共晶團(tuán)數(shù)量。氧在鐵液中易形成各種氧化夾雜作為核心．故隨氧增多、共晶團(tuán)數(shù)增多。 除化學(xué)成分外，共晶熔液的核心狀態(tài)是重要影響因素，保持長(zhǎng)時(shí)間高溫過熱會(huì)引起原有核心消失或減少，使共晶團(tuán)數(shù)減少、直徑變大。孕育處理可大大改善核心狀態(tài)從而增加共晶團(tuán)數(shù)量。冷卻速度對(duì)共晶團(tuán)數(shù)的影響十分明顯，冷卻越快，共晶團(tuán)數(shù)量越多。
5、共晶團(tuán)數(shù)的多少直接反應(yīng)共晶晶粒的粗細(xì)。按一般原則。細(xì)的晶�？商岣呓饘俚男阅�。在化學(xué)成分、石墨類型相同的前提下，隨共晶團(tuán)數(shù)增加，抗拉強(qiáng)度提高，因?yàn)楣簿F(tuán)內(nèi)的石墨片隨共晶團(tuán)數(shù)的增多而變細(xì)小，使強(qiáng)度增加。然而，隨硅量增加，共晶團(tuán)數(shù)明顯增多，但強(qiáng)度反而下降；鑄鐵強(qiáng)度隨過熱溫度提高(至1500℃)而提高，可是，此時(shí)共晶團(tuán)數(shù)卻顯著減久孕育處理導(dǎo)致共晶團(tuán)數(shù)變化規(guī)律與強(qiáng)度增加的關(guān)系也并不總存在相同的走向、用含Si、Ba的FeSi孕育處理獲得 的強(qiáng)度比用CaSi高，但是鑄鐵的共晶團(tuán)數(shù)卻比CaSi少很多。 隨共晶團(tuán)數(shù)增多，鑄鐵的縮松傾向增大，為防止小件形成縮松應(yīng)將共晶團(tuán)數(shù)控制在300—400個(gè)／cm2以下。
6、在石墨化孕育劑中添加過冷的臺(tái)金元素Cr、Mn、Mo、Mg、Ti、Ce、Sb)可提高鑄鐵過冷程度、細(xì)化晶粒、增加奧氏體數(shù)量及促進(jìn)珠光體形成。添加的表面活性元素(Te、Bi、5b) 能吸附在石墨晶核表面限制石墨生長(zhǎng)從而減小石墨尺寸，以達(dá)到提高綜合力學(xué)性能、改善均勻性、加大組織調(diào)節(jié)的目的。此原理已在高碳鑄鐵(如剎車制動(dòng)零件)的生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用。
