一、碳和硅对力学性能及金相组织的影响
1、碳的影响
球墨铸铁中碳主要以球状石墨的形态存在，对铁素体基体的削弱作用很小，故球铁铸件中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当碳含量在3.23.8%范围内变化时，实际上对球铁的力学性能无明显影响。高强高硬球墨铸铁在选择碳含量时，重点考虑碳当量，在保证不产生石墨漂浮的前提下碳当量选择在共晶点时合金的流动性最好，铸造性能最好。对于球墨铸铁，球化剂的加入会使共晶点向右移动，共晶碳当量为4.44.7%左右。为了获得共晶成分，硅含量增加势必会降低碳的含量，所以一定程度上会增加球墨铸铁的强度。从实验结果分析来看，高强高硬球墨铸铁的C含量在3.5~3.85%可获得屈服强度大于400MPa，抗拉强度大于600MPa的力学性能，含碳量大于3.5%可获的HB大于270的材料，且硬度随C含量的增加而增加。伸长率与含碳量没有非常明显的线性关系。
2、硅的影响
硅是促进石墨化元素，能使共晶温度升高，使共晶含碳量降低。硅是强烈石墨化元素，硅量提高后，缩短了碳的扩散距离，减小白口倾向与珠光体含量，尤以孕育硅方式加入时更为强烈。同时硅量增多后促进石墨球圆整且细化，增加共晶团数量，导致石墨球分布更趋均匀，而提高了球化级别。从实验结果来看，硅含量的增加高强高硬球墨铸铁的屈服强度R0.2和硬度明显增加，同时也起到降低伸长率的作用，而抗拉强度Rm没有明显变化。
3、碳当量的影响
碳当量(CE)对高强高硬球墨铸铁有重要影响，必须严格控制。当碳当量增加的时候抗拉强度、屈服强度和硬度有明显上升，伸长率没有明显变化。碳当量在4.2~4.55之间，在保证球墨铸件实体质量的基础上，可以满足强度要求。
二、锰的影响
球墨铸铁中锰所起的作用和在灰铸铁中所起的作用完全不同。锰不再起脱硫的有益作用，而且会由于其严重的正偏析倾向，往往有可能富集于共晶团晶界处，严重时会促进形成晶间碳化物，因而可降低球墨铸铁的韧性。从实验结果分析来看，Mn>0.5%，随着Mn量的增加，强度有小幅度的降低，硬度和伸长率有小幅度增加，即Mn控制在规定范围内，Mn对性能的影响很小。
三、硫和磷的影响
在球墨铸铁件生产过程中，由于s与球化剂中的Mg、稀土发生反应，生成硫化物，消耗球化元素，导致球化衰退，从而影响着铸件的球化效果。需要严格控制硫含量，一般小于0.02%，最好的W(S终)应控制在0.006~0.010%。冲天炉熔炼时，硫含量较高，几乎都必须要进行脱硫(S<0.025%，最好是S≤0.020%)。而电炉熔炼、特别是采用高纯净生铁和电极增碳剂时可能造成硫含量非常低，但在镁处理之前，它应该是>0.015%。如果硫太低，镁添加也必须低，以避免镁与氧(将会分解所有氧化硅或其它的)起化学反应使金属液孕育性(使氧形成SiO2)倾向减弱。
另外我们还知道镁和硫反应生成MgS，其尺寸<50μm起核心作用(可增加核心数量)。磷的存在会使铸铁性能变脆，硬度增加，韧性降低。因此磷控制的越低越好。在室温条件下铁素体球铁建议P<0.05%。实验中P含量控制在0.04%以下。P含量控制在0.04%以内，对强度和伸长率的影响不是很明显。S控制在0.006%~0.013%之间，随着S含量增加，强度增加，对伸长率影响不明显。
四、残镁量和残留RE(稀土)量对性能及球化率的影响
残余镁和残余RE是球化处理后的剩余Mg含量和RE量。进行球化处理就是为了除去金属液中的气体(O2)，并且保持尽可能低的硫含量。目前使用最广泛的球化剂是REMgSiFe球化剂。在稀土Mg球铁中，Mg主要起球化作用，RE起辅助球化作用，并起到脱S，净化铁水的作用。铁液中残留一定量的Mg和RE才能保证石墨成球。球化元素不足，容易产生球化不良或球化衰退。但是，球化元素也是促进白口增加的元素，过量的球化元素不仅使铁液白口倾向大，使组织中渗碳体量增加，容易引起夹渣、皮下气孔等缺陷，而使石墨形态变差。在一定条件下，球化剂的加入量，以及球化剂中球化元素的含量直接影响球铁中球化元素残留量的主要因素之一，因此也影响铸件的综合性能。
由于Mg在跟空气接触时与氧反应，必须添加过量的镁。必须在铁水处理后，保持镁过量直到开始凝固。据经验来看，认为镁残余量(凝固了的材料中镁的含量)保持在0.03%0.06%是必要的。
但是高硅量促使碎块状石墨(絮状石墨)的形成，球化剂中的RE是抗干扰元素。但过量的RE会导致碎块状石墨的增多。所以在厚大断面球墨铸铁中，由于凝固缓慢，导致Mg的烧损，为此要把W(Mg残)量控制在较高水平(0.05%~0.06%)，而WIRE)量不得过高(0.02~0.03%)。
在开展实验过程中，为了减少其他元素的影响，球化剂采用了零稀土FeSiMg合金，即含稀土量在双零数量级上，在数据分析时可忽略不急。高强高硬球墨铸铁的残余Mg在0.04%~0.06%之间，球化率随着Mg增加稍有增高，其强度也随着增高。
五、球化率对力学性能的影响
球化率是反应石墨形态的一个参数，依据GB/T9441-2009《球墨铸铁金相检验》，球化率的定义是球状石墨(VI型)和团状(V型)石墨个数占石墨总数的百分比。在化学成分一定，基体组织不变的情况下，影响力学性能的影响因素是石墨的球化级别(球化率)。在球墨铸铁中，石墨相当于基体上的空洞，在拉伸应力作用下，易发生应力集中，形状不规则的石墨，在分枝处比球状石墨更容易引起应力集中，球化率越低，即石墨形态越差，由于应力集中严重而导致力学性能偏低。由于Si对力学性能的影响比较大，分析球化率对性能的影响应该固定Si的含量，选取了Si含量在2.0%~2.5%的数据进行分析。从分析的结果来看，球化率的越高，强度越大，断后伸长率越高。
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