球墨鑄鐵管合理的化學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。

1.碳  

對于球墨鑄鐵管來說,因為石墨呈球狀,含碳量對力學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,對于鑄態球墨鑄鐵來說,增加含碳量可以減少游離滲碳體,碳的質量分數接近3%時,滲碳體消失;超過3%時,基體中開始出現鐵素體。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量、球徑大小及其圓整度,從而影響球墨鑄鐵管的  

力學性能。一般情況下,提高含碳量(碳的質量分數高于3.2%的范圍),可以提高球墨鑄鐵管的沖擊韌性。在球墨鑄鐵管的生產中,碳的質量分數范圍一般為3.5%～3.8%。但是,在球墨鑄鐵的生產過程中,需要加入一定量的硅,這樣會引起碳當量的變化。因此,球墨鑄鐵的力學性能還必須考慮碳當量的影響。對于退火高韌性球墨鑄鐵,適當提高碳當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,碳當量過高容易引起石墨漂浮,為了保證韌性又不產生石墨漂浮,必須選擇合適的碳當量范圍。  

2. 硅  

硅對韌性的影響有兩重性,既能增加鐵素體數量,提高韌性和塑性,同時又固溶強化鐵素體基體,增加強度和硬度。當硅的質量分數超過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超過2.7%。因此,在碳當量確定的條件下,應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晶界產生的磷共晶脆相,磷共晶呈多角狀分布于共晶團邊界,急劇惡化球墨鑄鐵的力學性能,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。磷的質量分數每增加0.01%時,脆性轉變溫度升高4.0～4.5℃。當磷的質量分數超過0.16%時,脆性轉變溫度已在室溫以上,沖擊斷口出現脆性斷裂。生產高韌性球墨鑄鐵時,含磷量應盡可能地低。低溫(-40℃)下工作的鑄件含磷量應低于0.07%,常溫下工作的鑄件含磷量應低于0.1%。熱力學表明,在鑄鐵中是不可脫磷的,生產球墨鑄鐵管就必須采用低磷生鐵。