化学成分中各元素在铸件中的作用
a.铸铁中，除铁以外，常存元素主要有：碳、硅、锰、磷、硫，统称之为铸铁的五元素，它们的作用如下：
碳 [碳的元素符号 C；原子序数 6；晶型六角（石墨）/钻石立方（金刚石）；相对原子质量 12；密度 2.25g/c㎡；熔点 3727℃；沸点 4830℃；比热容 0.693J/(g·℃)] 碳是铸铁的基本元素，在铸铁中的存在形式主要有两种，一种是以游离碳石墨的形式存在，另一种是以化合碳渗碳体的形式存在。
10种打隐私的方法
碳是强烈促进石墨化的元素，增加碳量会增加石墨的数量，但会使石墨粗大；反之，减少碳量，会使石墨细小。 在灰铸铁中，碳的质量分数控制在2.7%～3.8%的范围内，碳主要以片状石墨形式存在，高碳灰铸铁的金相组织为铁素体和粗大的片状石墨，机械强度和硬度较低，但挠度较好；低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和细小的片状石墨，有较高的机械强度和硬度，但挠度较差。由于灰铸铁的成分位于共晶点附近，因此具有良好的铸造性能，对于亚共晶范围的灰铸铁，增加碳含量能提高流动性，反之，对于过共晶范围 的灰铸铁，只有降低碳含量才能提高流动性。
在球墨铸铁中，碳的质量分数控制在3.5%～3.9%的范围内，经球化处理后，碳的质量分数通常会减少0.1%～0.3%，碳主要是以球状石墨形式存在，石墨呈球状后，石墨数量对力学性能的影响就不十分重要，但为了改善铸造性能，碳总是维持在较高线，并且利用石墨化的膨胀作用以补偿收缩，增加铸件的致密性，保证铸件有较高的力学性能。在共晶成分以上，增加碳含量易产生石墨漂浮，降低力学性能；在共晶成分下，增加碳含量可以提高镁的吸收率，有利于球化，但降低碳含量易产生游离渗碳体，使力学性能降低、脆性增加，同时增加缩孔和缩松等铸造缺陷。
在蠕墨铸铁中，碳的质量分数控制在3.5%～3.9%的范围内，经蠕化处理后，碳主要以蠕虫状石墨形式存在，碳高时，金属基体为铁素体，抗拉强度、弹性模量和硬度有降低趋势，而冲击韧性和伸长率较好；碳低时，金属基体主要为珠光体，抗拉强度、弹性模量和硬度有所改善，而冲击韧性和伸长率有所下降。为了获得良好的流动性且有较低的收缩性，通常希望碳质量分数在3.5%～3.8%。
在可锻铸铁中，对于黑心可锻铸铁，碳的质量分数控制在2.3%～2.8%的范围内，碳主要以团絮状石墨形式存在。高碳量，对退火过程中第一阶段石墨化影响不大，但能加快第二阶段石墨化速度；碳含量过高，容易析出初生石墨，出现麻口和灰口，或退火后石墨数量增多并粗大疏松，导致力学性能下降；降低碳含量，可保证获得纯白口铸坯，使退火后得到的石墨细小、紧密、分布均匀，力学性能较
高；碳含量过低，会使流动性变差、容易产生缩松、缩孔和裂纹等缺陷。对于白心可锻铸铁，碳的质量分数控制在2.8%～3.4%。螺柱焊
硅[硅的元素符号 Si；原子序数 14；晶型钻石立方；相对原子质量 28.1；密度 2.33g/c㎡；熔点 1412℃；沸点 3310℃；比热容 0.680J/(g·℃)；溶解热 1418.4J/g]
硅是铸铁的常存五元素之一，能减少碳在液态和固态铁中的溶解度，促进石墨的析出，因此是促进石墨化的元素，其作用为碳的1/3左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大；反之，减少硅量，会使石墨细小。
在灰铸铁中，硅的质量分数控制在1.1%～2.7%的范围内，一般碳硅含量低可获得较高的机械强度和硬度，但流动性稍差；反之，碳硅含量高，流动性好，机械强度和硬度较低。当薄壁铸件出现白口时，可提高碳硅含量使之变灰；当厚壁铸件出现粗大石墨时，应适当降低碳硅含量，并达到提高机械强度和硬度的目的。
在球墨铸铁中，球化前的硅的质量分数控制在1.0%～2.0%的范围内，这主要考虑到球化时球化孕育剂还要带入一部分硅量，通常，球化后的硅的质量分数最终控制在1.8%～3.3%，在此范围内，随着硅量的提高，铁素体量增加，并能细化石墨，提高球状石墨的圆整度，但硅能提高韧性-脆性转变温度，降低冲击韧性，因此，对于珠光体球墨铸铁，硅的质量分数最终控制在1.8%～2.5%较为合适，
以不出现自由渗碳体为原则；对于铁素体球墨铸铁，硅含量最终控制在2.6%～3.3%，以不显著降低韧性为原则。
在蠕墨铸铁中，蠕化前的硅的质量分数控制在1.1%～2.0%的范围内，这同样考虑到蠕化时蠕化孕育剂也要带入一部分硅量，通常，蠕化后的硅的质量分数最终控制在2.0%～3.0%，在此范围内，随着硅量的提高，铁素体量有所增加，而珠光体量有所减少，如果硅量过高或者薄断面冷却速度快，往往会使蠕墨铸铁中产生较多的球状石墨，因此原铁液的硅量可稍微降低些。
在可锻铸铁中，对于黑心可锻铸铁，硅的含量控制在1.1%～2.2%的范围内，以获得铸态白口组织为原则，提高硅量能适当提高铁液流动性、减少疏松、还能细化晶粒、增加石墨核心、加速退火过程。当不加入阻碍铸态石墨化元素以生产普通（低硅）可锻铸铁时，硅含量一般控制在1.4%以下；当加入强烈阻碍铸态石墨化的元素（如铋、锑、碲等）以生产(中硅）可锻铸铁时，硅的质量分数控制在1.5%～1.8%；在实际生产中也有为了提高退火速度，抵消铬和硫对石墨化的有害作用，把硅量控制在1.8%～2.2%或更高一些，这就是所谓的高硅可锻铸铁。对于白心可锻铸铁，硅的质量分数控制在0.3%～1.0%。
锰[锰的元素符号 Mn；原子序数 25；晶型复杂立方（Mnα）（58个原子）/复杂立方（Mnβ）（20个原子）/面心四方（Mnγ）/面心立方（Mnδ）；相对原子质量 54.9；密度 7.43g/c㎡；熔点 1244℃；沸点 2150℃；比热容0.483J/(g·℃)；溶解热 267.5J/g]
锰是铸铁的常存五元素之一，除少量固溶于铁素体以外，大部分溶入共析碳化物和渗碳体中，以复合碳化物的形态存在，加强了碳化物的形成，故此是阻碍石墨化的元素，故增加锰量会增大基体组织中的珠光体数量。
在灰铸铁中，锰的质量分数控制在0.5%～1.4%的范围内，主要作用有二，一是中和硫的有害作用，二是稳定和细化珠光体，在此含量范围内，随锰含量的增加，铸铁的强度、硬度增加，而塑性和韧性降低。
在球墨铸铁中，锰的质量分数比灰铸铁低，控制在0.3%～0.9%的范围内，这是由于球化剂的加入已中和了一部分硫，使硫降低到较低的数值，此时锰已不再起中和硫的作用，而主要分布并富集于共晶团境界上，形成珠光体，甚或碳化物，降低了球墨铸铁的塑性和韧性，因此只要加入少量的锰，就可以充分发挥出稳定碳化物和珠光体的作用，对小于6mm的薄壁或大于150mm的厚壁，锰的质量分数选择小于0.2%～0.4%较好；对于珠光体球墨铸铁，锰的质量分数不宜超过0.4%～0.6%。
在蠕墨铸铁中锰的质量分数与球墨铸铁相似，控制在0.4%～0.8%的范围内，锰含量在此范围内对蠕墨铸铁的强度、硬度、基体和石墨形态都没有明显的作
用，但为了获得韧性较好的铸态铁素体蠕墨铸铁，锰的质量分数最好是<0.4%或更低；当蠕墨铸铁的强度比韧性更重要时，锰的含量可适当提高到1%左右。
在可锻铸铁中，对于黑心可锻铸铁，锰的质量分数控制在0.4%～1.2%的范围内，当生产铁素体可锻铸铁时，锰的质量分数一般控制在0.4%～0.8%，此时，随锰量的增加，抗拉强度和伸长率均有提高，对固态石墨化影响不大；当生产珠光体可锻铸铁时，锰的质量分数可提高到0.8%～1.2%，此时，由于它强烈阻碍固态石墨化，只能使层状珠光体过渡到较稳定的粒状珠光体，因而强度提高、生长率下降。对于白心可锻铸铁，锰的质量分数控制在0.2%～0.8%。
磷[磷的元素符号 P；原子序数 15；晶型正交（黄）；相对原子质量 31；密度 1.83g/c㎡；熔点 44℃；沸点 280℃；比热容 0.743J/(g·℃)] 磷也是铸铁的常存五元素之一，在通常的铸铁中被认为是有害元素。磷和硅相似，能溶于液态的铸铁中，并降低碳在液态铸铁中的溶解度；但在固态铸铁中磷的溶解度是有限的，并随着碳含量的增加和温度的降低而减少。磷对石墨化的影响不大，略微促进石墨化，但有时也能阻碍石墨化。磷主要以二元磷
共晶（Fe-Fe
3P）、三元磷共晶（Fe-FeP-Fe
3
P）和复合磷共晶的形式存在于铸铁
核桃剥壳机中，磷共晶的硬度高、脆性大、分布在晶粒的边界上，割裂了晶粒间的连续性，使铸铁的强度、塑性下降，硬度提高。另外，由于磷共晶具有较低的熔化温度和磷可以降低铸铁的熔点的缘故，因此磷能增加铸铁的流动性及可铸性，但磷的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及开裂倾向增加。对于灰铸铁，磷的质量分数控制在低于0.3%；对于球墨铸铁和蠕墨铸铁，磷的质量分数都控制在低于0.1%，对于可锻铸铁，磷的质量分数控制在≤0.2%。
硫[硫的元素符号 S；原子序数 16；晶型正交（Sα）/单斜（Sβ）；相对原子质量 32.1；密度 2.07g/c㎡；熔点 115℃；沸点 445℃；比热容0.735J/(g·℃)；溶解热 39.06J/g]
硫也是铸铁的常存五元素之一，在通常的铸铁中也被认为是有害元素。硫稳定渗碳体，阻止石墨化。硫少量溶于铁素体及渗碳体中，降低碳在液态铸铁中的溶解度，大部分以硫化铁和其他硫化夹杂物（MnS、CeS）的形式存在于铸铁中，并分布于晶界上。硫化铁的熔点低、且质软而脆，能降低铸铁的强度，促进铸铁的收缩，并引起铸铁的过硬和裂纹形成。硫化锰的熔点高、且以颗粒状分布，对铸铁的强度无多大影响，但使铁液变稠，流动性较差。对于灰铸铁，硫的质量分数控制在低于0.15%；对于球墨铸铁和蠕墨铸铁，原铁液的硫含量主要影响球化和蠕化处理效果，并消耗更多的球化剂和蠕化剂，因此愈低愈好，球化和蠕化处理后的硫的质量分数通常在0.04%以下；对于可锻铸铁，随着原铁液中硫含量多少要适当调整原铁液中的碳硅和锰含量，通常硫的质量分数控制在0.25%以下。
33链
b.铸铁中，除含有碳、硅、锰、磷、硫五元素外，有时为了改善和提高铸铁件的某些性能，还可加入超过通常含量的硅、锰、磷、硫以及一定数量的铜、铬、钼、镍、钨、钛、钒、硼、铅......等合金元素。这些合金元素根据它们对石墨化的影响加以排列，可以得到以下的序列：
Al, C, Si, Ti, Ni, Cu, P, Co, Zr, Nb,W, Mn, Mo, S, Cr, V, Te, Mg, Ce,B 促进石墨化阻碍石墨化
位于序列中间的合金元素对石墨化的影响不明显，左面排列着的合金元素是促进石墨化的元素，右面排列着的合金元素是阻碍石墨化的元素。
铸铁中常见的合金元素如下：
为了提高铸铁的耐磨性，常含有超过通常含量的磷、硫或一定数量的铜、磷铜钛、钒钛、铬钼、铬钼铜、硼等。
为了提高铸铁的抗磨性，常含有超过通常含量的锰或一定数量的镍铬、铬铜、铬钼、镍铬铜、钼、钒、硼、钨等。
为了提高铸铁的耐热性，常含有超过通常含量的硅或一定数量的硅钼、硅铝、铝、铬铝、铬铜、铬、镍铬、镍铬铜、镍铜等。
为了获得铸铁的无磁性，常含有一定数量的镍等。
铜[铜的元素符号 Cu；原子序数 29；晶型面心六方；相对原子质量63.5；密度 8.96g/c㎡；熔点 1038℃；沸点 2580℃；比热容 0.386J/(g·℃)；溶解热 212.52J/g]
铜是促进石墨化的元素，石墨化能力相当于硅的1/10～1/5。铜在超过它的固溶度极限时，常以显微质点或超显微质点分布于铸铁中。
铜使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，既能降低铸铁的白口倾向，又能促进珠光体的形成，对断面敏感性有有利影响。
铜具有强化铸铁铁素体和珠光体的倾向，因此能增加铸铁的强度，铸铁的抗拉强度、抗弯强度几乎与所含铜量成比例的增加，在低碳铸铁中尤为显著。在一般铸铁中，铜的质量分数在3.0%～3.5%以下可使硬度增加；但当铸铁具有形成白口倾向时，或存在着游离碳化物的硬点时，则加入铜会使硬度降低。
铜可用来提高铸铁的耐磨性、抗磨性，以及减震性，因此常用于制造滑动摩擦的铸铁件，如钻床主轴、汽车和拖拉机气阀挺杆等。但在白口铸铁或冷硬铸铁中，加铜不能使其抗磨性能有任何改善。
铜用于某些耐热铸铁和奥氏体铸铁中可以增加耐热和耐蚀能力，铜-铬复合合金对于防止高温下氧化气氛中的起皮作用特别有效，许多奥氏体耐热和耐蚀铸铁含有质量分数为4%～7%的铜。
铜是几种主要抗腐蚀的合金之一，铸铁中铜的质量分数为0.25%～1.0%时，能显著增加其在工业气氛中的耐蚀性。但铜在碱液或盐液中的耐蚀性极微小。
铜可增加铁液的流动性，并显著改善其可铸性。
铜可增加矫顽磁力和剩余磁力，但磁导率不受影响。
铜与其他合金元素联合使用，如铜-铬、铜-铬-钼、铜-钼、铜-锰、铜-钒等，则能获得更大的效果。
铬[铬的元素符号 Cr；原子序数 24；晶型体心立方（Crα）/密集六角（Crβ）；相对原子质量 52；密度 7.19g/c㎡；熔点 1903℃；沸点 2642℃；比热容 0.462J/(g·℃)；溶解热 403.2J/g]
铬是强烈稳定碳化物，阻碍石墨化的元素。铬在铸铁中形成复杂的铁-铬-碳化物，这种化合物常以块状或珠光体的一个组成部分的形式出现，即使在很高的温度下也很稳定。
铬的加入质量分数范围从0.2%到 3.0%，在普通铸铁中加入质量分数0.5%左右的铬，能细化石墨，增加珠光体数量，提高强度、硬度、白口深度、耐热性和耐磨性，但降低了加工性，铬的质量分数大约超过0.8%时，就出现了游离碳化物，碳化物随着铬的增加而增加，同时断口变白，硬度增加，耐热性、耐磨性和耐腐蚀性也提高，但强度降低、加工性变差。
含铬耐热铸铁，当铬的质量分数为0.5%～1.1%时，耐热温度可达600℃；铬的质量分数为1.2%～1.9%时，可达650℃；铬的质量分数为26%～30%时，可达1100℃；铬的质量分数为32%～36%时，可达1200℃；
含铬耐磨铸铁，通常是与其他合金联合使用，联合使用最多的是铬钼铸铁（各成分的质量分数：铬0.25%～0.35%、钼0.25%～0.45%；铬0.4%～0.6%、钼0.6%～0.8%）和铬钼铜铸铁（各成分的质量分数：铬0.2%～0.4%、钼0.3%～0.6%、铜0.7%～1.0%；铬0.4%～0.6%、钼0.6%～0.8%、铜0.9%～1.4%；铬0.3%～0.6%、钼≈0.4%、铜0.55%～0.75%；铬0.3%～0.6%、钼0.4%～0.6%、铜0.6%～0.8%；）含铬抗磨铸铁，主要有15Cr3Mo、15Ce3Mo1Cu等。
含铬耐蚀铸铁，主要是高铬铸铁，铬的质量分数为26%～30%和32%～36%。
钼[钼的元素符号 Mo；原子序数 42；晶型体心立方；相对原子质量 96；密度 10.22g/c㎡；熔点 2625℃；沸点 4800℃；比热容 0.2772J/(g·℃)；溶解热≈293.16J/g]
钼是中等稳定碳化物，阻碍石墨化的元素。
钼使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，钼的质量分数<1%时，能细化珠光体，增加珠光体含量，同时强化珠光体中的铁素体，因而能有效地提高铸铁的强度、硬度以及耐磨性，最突出的是显著
提高铸铁的冲击韧性和改善铸铁断面的均匀性，并在较高硬度下仍有较高的强度和韧性，因此常用来制造耐磨性的铸铁，如制动鼓、曲轴、连杆、汽缸体、飞轮、锻模、控制阀、齿轮等；钼的质量分数增加到1.5%时，部分珠光体转化受阻，形成珠光体加针状组织的混合基体；钼的质量分数在增加到2.0%时，90%的基体为针状基体，同时出现某些细小的渗碳体。
钼对于铸铁的耐热性和耐蚀性没有明显的改善，但钼与其他合金元素联合使用时在提高铸铁的耐蚀性方面则有特别用处。
以钼为合金元素时，磷的质量分数应尽量低于0.2%，因为高于铸铁溶解度的磷要与钼形成复杂的四元共晶，大约1份磷要消耗1.3份的钼。
镍[镍的元素符号 Ni；原子序数 28；晶型面心立方；相对原子质量58.7；密度 8.9g/c㎡；熔点 1453℃；沸点 2732℃；比热容 0.441J/(g·℃)；溶解热 309.96J/g]
镍是促进石墨化的元素，石墨化能力相当于硅的1/4～1/2。
镍溶于固溶体中，降低了碳的溶解度，有助于碳化物的分解，并降低铸铁的白口层深度和消除碳化物的硬点。
连供系统弯曲玻璃镍能减少白口形成倾向，而不导致石墨粗化和强度降低。当加入0.1%～1.0%的少量镍时，能细化晶
粒和石墨尺寸；当加入超过1%的镍时，需要降低硅的含量，既可获得高的强度又不至于造成硬而不易加工的边缘。
镍主要对基体发生影响，镍的质量分数低于3.6%时，为细珠光体型铸铁；镍的质量分数3%～8%时，为马氏体型铸铁；镍的质量分数高于10%时，为奥氏体型铸铁。
单独加镍，特别是镍加入量在1.5%以下时，一般不会获得应有的效果。因此在某些实际应用中，镍常同其他合金元素联合加入，镍与铬使用时，通常镍的质量分数不大于3%和铬的质量分数不大于1%，但含镍的质量分数1%～6%和铬的质量分数0.5%～2.5%的镍铬白口铸铁则已用于冷硬铸铁件或白口铸铁件；镍与钼使用时，通常镍的质量分数不大于2%和钼的质量分数不大于1%～1.25%，但在厚断面中其比例为1份镍和1份钼；镍与铜铬使用时，主要用于奥氏体耐蚀铸铁，这种铸铁含镍的质量分数14%左右，铜的质量分数6%和质量分数约2%的铬，加铬是为了增加铸铁的硬度。
钨[钨的元素符号 W；原子序数 74；晶型体心立方（Wα）/复杂立方
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