一、常规元素要求

碳（C）：

碳是构成石墨的元素，对铸铁的石墨化程度和性能有重要影响。

灰铁的碳质量分数大多在2.6%4.6%，也有说法为2.6%3.6%。通过调整碳的含量，可以控制石墨的数量和形态，进而影响铸铁的硬度和强度。

硅（Si）：

硅是促进石墨化的元素，当硅的质量分数在1.0%~2.0%范围内增加时，硅促进石墨化的作用特别强烈。硅的质量分数通常控制在1.2%~4.0%，也有说法为1.2%~3.0%。

硅还能提高铸铁的流动性和致密度，减少缩孔和缩松等缺陷。

锰（Mn）：

锰是阻碍石墨化的元素，但能与硫形成高熔点的MnS，从而有助于石墨化的非自发晶核形成。

锰还能促使珠光体形成并细化珠光体，提高灰铁的力学性能。灰铁中锰的质量分数一般为0.6%~1.2%。当Mn含量大于1.2%时，锰应视为强化珠光体的合金元素。

硫（S）：

硫在高含量时有阻碍石墨作用，使铸件形成白口组织，降低铸铁性能。

硫还能使铁液的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向。因此，硫作为有害元素应加以控制，一般质量分数控制在0.15%以下（国外在0.1%以下）。但目前认为，为确保孕育效果，灰铁中含硫量并非越低越好，一般质量分数不低于0.05%~0.06%。

磷（P）：

磷使铸铁的共晶点左移，降低铸铁的力学性能，尤其是降低韧性和致密性。磷量高往往是产生冷裂的原因。

但磷共晶能提高铸件的耐磨性，且磷能降低铸铁的熔点和共晶温度，提高铁液的流动性，改善铸造性能。

一般灰铸铁中磷的质量分数不应超过0.2%；高强度灰铸铁中磷的质量分数应低于0.06%；有耐磨和高流动性要求的，磷的质量分数可达0.3%~1.5%。

二、合金元素要求

为了改善铸铁的性能，常常加入一些合金元素，如铬、镍、铜、钼、钒等。这些合金元素的作用如下：

铬（Cr）：

反石墨化作用属中强，共析转变时稳定珠光体，缩小γ区。

可以提高奥氏体分解温度，稳定珠光体，改善铸铁的耐热性。

灰铸铁中铬的质量分数一般不超过0.5%，会有少量游离碳化物出现，但力学性能有所提高。

镍（Ni）：

与铁是无限固溶的，中等促进石墨化。

降低奥氏体转变温度，扩大γ区，细化并增加珠光体，强化基体组织，提高力学性能。

铜（Cu）：

与铁是互不溶解的，稳定并细化珠光体。

质量分数小于0.4%时作用不明显，当大于1.5%时，铜会以单质形态析出分布在晶界，降低力学性能。

钼（Mo）：

中强碳化物形成元素，在0.6%以下作用比较温和，不需要刻意调整C、Si成分。

同时是强烈的稳定珠光体元素，细化石墨，提高强度硬度，改善力学性能。

可以提高材质的淬透性。

钒（V）：

强碳化物生成元素，细化石墨，促进珠光体生成。

只要基体不出现麻口组织，加钒总会提高力学性能。

三、微量元素与有害元素控制

微量元素：如锡（Sn）、锑（Sb）、铋（Bi）等，虽无关石墨化，却是珠光体强化元素，一般使用量很小，一般不超过0.01%。这类元素在使用中应注意回用累积的问题。

有害元素：如锌（Zn）、铅（Pb）等，应尽量控制其含量在较低水平。锌干扰石墨球化，影响石墨形态；铅促进网状过冷D型石墨的形成，对铸铁中的珠光体起促进和稳定作用。

四、碳当量与Si/C比值控制

碳当量（CE）：综合考虑碳和硅的影响，碳当量过高会导致石墨片变粗、数量增多，强度和硬度下降；碳当量过低则铸铁易出现麻口或白口组织，铸造性能降低。因此，必须使灰铁的碳当量控制在合适的范围内。

Si/C比值：在保持碳当量不变的前提下提高Si/C比值（一般控制在0.6~0.9），可以获得良好的性能指标。灰铸铁强度、硬度随Si/C比值变化而变化，在一定范围内成线性正比关系。

凯仕铁有多年专业铸造的经验，目前已经获得ISO9001和IATF16949的体系认证，善于灵活处理各类铸造中的问题，并从铸造一开始就着力降低各类缺陷发生的概率，为不同行业的客户提供多样铸件产品。如果有铸件需求，欢迎前来咨询，凯仕铁当竭诚服务。