球墨鑄鐵管合理的化學(xué)成分能保證鑄件具有良好的性能。以下是主要幾種元素對球墨鑄鐵沖擊韌性的影響。  
化學(xué)成分的選擇  
1.碳  
對于球墨鑄鐵來說,因?yàn)槭是驙?含碳量對力學(xué)性能的影響就不如灰鑄鐵的顯著。因此,含碳量對球墨鑄鐵力學(xué)性能的影響主要是通過其對金屬基體的影響起作用,對于鑄態(tài)球墨鑄鐵來說,增加含碳量可以減少游離滲碳體,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近3%時,滲碳體消失;超過3%時,基體中開始出現(xiàn)鐵素體。球墨鑄鐵石墨化退火后,游離滲碳體分解,基體組織為鐵素體。此時,含碳量會影響石墨球數(shù)量、球徑大小及其圓整度,從而影響球墨鑄鐵的  
力學(xué)性能。一般情況下,提高含碳量(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于3.2%的范圍),可以提高球墨鑄鐵的沖擊韌性。在球墨鑄鐵的生產(chǎn)中,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍一般為3.5%～3.8%。但是,在球墨鑄鐵的生產(chǎn)過程中,需要加入一定量的硅,這樣會引起碳當(dāng)量的變化。因此,球墨鑄鐵的力學(xué)性能還必須考慮碳當(dāng)量的影響。對于退火高韌性球墨鑄鐵,適當(dāng)提高碳當(dāng)量有利于退火過程中基體組織中滲碳體及珠光體的分解,并獲得較多的鐵素體基體組織,有利于提高韌性和塑性。值得注意的是,碳當(dāng)量過高容易引起石墨漂浮,為了保證韌性又不產(chǎn)生石墨漂浮,必須選擇合適的碳當(dāng)量范圍。  
2. 硅  
硅對韌性的影響有兩重性,既能增加鐵素體數(shù)量,提高韌性和塑性,同時又固溶強(qiáng)化鐵素體基體,增加強(qiáng)度和硬度。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過5%以上時,沖擊韌性值kα下降,以至降到普通灰鑄鐵所具有的水平。一般在低溫-40℃下工作的韌性球墨鑄鐵含硅量不應(yīng)超過2.7%。因此,在碳當(dāng)量確定的條件下,應(yīng)盡量采取高碳低硅方案,這對提高韌性有利。  
3. 磷  
磷是鑄鐵中的常存元素,它對球墨鑄鐵的機(jī)械性能,尤其是沖擊韌性和塑性有明顯的不良影響,因此總是作為有害元素對待。其主要原因是共晶團(tuán)晶界產(chǎn)生的磷共晶脆相,磷共晶呈多角狀分布于共晶團(tuán)邊界,急劇惡化球墨鑄鐵的力學(xué)性能,使球墨鑄鐵韌性下降;其次是磷阻礙珠光體的分解,又能固溶于鐵素體中,這些都能降低韌性。磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加0.01%時,脆性轉(zhuǎn)變溫度升高4.0～4.5℃。當(dāng)磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.16%時,脆性轉(zhuǎn)變溫度已在室溫以上,沖擊斷口出現(xiàn)脆性斷裂。生產(chǎn)高韌性球墨鑄鐵時,含磷量應(yīng)盡可能地低。低溫(-40℃)下工作的鑄件含磷量應(yīng)低于0.07%,常溫下工作的鑄件含磷量應(yīng)低于0.1%。熱力學(xué)表明,在鑄鐵中是不可脫磷的,生產(chǎn)球墨鑄鐵就必須采用低磷生鐵。