合金元素有别于铸铁材料的基本组成元素和球化孕育剂中重要元素，合金元素相对价格较高，适量合金在珠光体球墨铸铁中起着十分重要的作用，所以要单独进行分析。Sn促进珠光体能力最强，Cr相对较弱。下面具体分析了Cu、Sn、Cr、Mn、Ni和Mo等合金元素的作用及适用条件。
1、铜
铜是一种重要的合金元素，在处理铸铁材料时经常会加入适量的铜。铜在共晶转变时，可以起到促进石墨化的作用，可减少或消除游离渗碳体的生成；在共析转变时，有利于珠光体基体的生成，可以减少或抑制铁素体的生成；提高厚壁件的淬透性，改善断面组织与性能的均匀性；同时呈负偏析，富集在共晶团内部。不管是铁素体基体还是珠光体基体的球墨铸铁，随着铜的加入比例的增加，材料的强度和硬度都会相应的得到增强，在断后伸长率方面，对珠光体基体的球墨铸铁影响不明显。
总体来说，铜的价格相对比较适中，并且是一种比较温和的合金元素，铜的加入对球铁铸件材料性能有很好的帮助，并且副作用很小。但是铜的加入量一般控制在2%以内，以免出现富铜相或铜中的干扰元素对球化产生不利影响。作为合金元素的铜，也要做必要的控制。
2、钼
钼也是重要的合金元素，可以改善厚壁件的淬透性，对石墨球的生产和球化过程没有影响，可以细化共晶团，呈正偏析，富集在共晶团边界上。
钼对铸态珠光体球墨铸铁影响很明显，钼能起到提高强度的作用，而且要比锰和铜更加明显。但是，断后伸长率和冲击韧性则随着强度的提高而降低。对于铸态珠光体球墨铸铁，断后伸长率和冲击韧性下降的幅度较小，而屈服强度的提高幅度却比抗拉强度的提高幅度要大，从而有效的改善了屈服比。
钼是典型的碳化物生成元素，钼促进碳化物生成的作用明显强于锰和Cr，是很强的促进珠光体生成元素，当钼含量钼<0.6%时，作用比较温和，轻微促进白口化；当钼含量超过0.6%时，会在共晶团边界出现大量含钼的碳化物，这种碳化物很稳定，长时间高温退化也很难分解。所以钼的加入量应控制在0.6%以内。
3、镍
镍是石墨化元素，可使白口倾向降低，对石墨形态和共晶团数量没有明显影响；与铜相似，镍在球墨铸铁凝固时成负偏析，在初生奥氏体和共晶团内部富集，而在残余铁液则贫化。
镍促进珠光体作用不是很大，但是可以改善厚大断面球墨铸件断面敏感性；并且随着镍含量的增加，正火后硬度明显增加。为了增加球墨铸铁件材料的硬度，适当的加一些镍是可行的并会有产生明显效果。
4、铬
加铬可得到完全是珠光体的基体组织球墨铸铁，可使珠光体粒细化，铬可以改善球墨铸铁的淬透性。但是很少的铬就能形成碳化物，这种碳化物呈网状，并富集于共晶团边界上，需要很长的退火时间才能分解，并且促进珠光体生成作用不太强，所以铬的含量一般不能超过0.5%。
5、锰
锰可以有效促进球墨铸铁中碳化物和珠光体的生成，但是作用比较有限；在球墨铸铁凝固时，锰可以使白口倾向增加。同时对于厚壁件，锰的偏析倾向特别严重，形成的碳化物呈网状富集于晶界上，从而对性能产生不利影响，所以Mn的含量控制在0.6%以内比较合适。
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