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球铁铸件除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
球铁铸件是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
球墨铸件球化孕育处理以及热处理过程的特点<一>、球铁球化孕育处理发展
多年来，许多工程师和研究人员都在研究一种提高铸铁球化和孕育效果的办法。薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行，铸件凝固时间短，球化和孕育的效果好，是目前球墨铸铁球化和孕育处理的新发展。这种工艺是在浇注系统中设计孕育处理室，把孕育剂直接放入型内反应室或者放入冒口颈、横浇道或铸件内浇口的上游型腔内进行处理，在充型过程中完成孕育处理，具有良好的球化和孕育效果。进行型内孕育时要注意的问题有，所加的合金必须完全溶解，而且要保证从浇注开始直到终了都具有适当的浓度均匀性；不允许将未溶的剩余合金带入铸件内部，同时浇注系统要设计集渣装置，防止反应熔渣进入铸件。为了满足这两个方面的基本要求，首先从孕育剂的物理形状出发，合金的物理形状有：单一块状、松散粒状、密集粒状或根据需要而具有的特殊形状；一般国外采用单一块状合金的孕育剂，其尺寸设计应能保证在浇注终了时，孕育剂反应完全。型内孕育处理工艺的优点为处理过程反应平稳、孕育剂吸收率高、孕育衰退倾向较小。
稀土硅与球化剂同时添加后，普通孕育与型内孕育方法可以分别获得铸态薄壁新型高强度球墨铸铁件和Y型铸态高强度球墨铸铁件。利用高纯生铁(3.9%C(质量分数，下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、电解铁、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及纯铜，用10kHz，20kW的高频电炉溶制最终目标组成为3.7%C(质量分数，下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%～2.5%Cu的球墨铸铁原铁水；铁水温度1773K时用Fe-Si-Mg-RE(5.95%Mg(质量分数，下同)、2.35%RE)球化剂浇包法球化处理，考虑原铁水S含量RE目标值为0.05%，不足的RE量用RE-Si补充(其中w(RE)=31.7%)，与球化剂同时加入。球化反应后用质量分数为0.4%的Fe-Si进行孕育处理，在1673K时浇入!10mm试样铸型，用!10mm铸件加工为!6mm标准拉伸试样，进行拉伸试验。结果表明：w(Cu)=2.5%的试样抗拉强度超过1200MPa、伸长率3%、硬度310HB。获得与奥贝球墨铸铁相匹敌的铸态新型高强度、低硬度球墨铸铁。观察显微组织发现：其组织为无渗碳体析出的全珠光体基体上分布有球化良好的小球径石墨，而且珠光体很细化。分析认为：通过添加与原铁水中S量相对应的RE量，在铁水中形成充当石墨核心的硫化物，当石墨核心数增加到临界白口石墨球数以上时，石墨化作用抑制了渗碳体形成的同时，使锰、铜加入量提高成为可能；二者分布在珠光体基体上，锰促进珠光体中渗碳体形成，而铜阻碍固溶于奥氏体中的碳原子向石墨球扩散从而形成细化的珠光体基体，可以铸态获得高强度球墨铸铁。
<二>、球墨铸铁热处理过程的特点
球墨铸铁由于具有良好的强韧性，因而作为结构材料已得到广泛的应用。近十余年来，马氏体基体球墨铸铁、贝氏体基体球墨铸铁及马氏体一贝氏体基体球墨铸铁作为耐磨材料也已被广泛应用于磨球、衬板、锤头及过流部件等耐磨件。因此，球墨铸铁热处理已成为提高这些耐磨件寿命的重要途径。
球墨铸铁件热处理与钢的热处理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量较高，因此，又有它本身的特点。
(1)球墨铸铁是多元合金，主要是铁一碳一硅当、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相图来研究其固态相变过程。与钢不同，球墨铸铁共析转变是发生在一个相当宽的温度范围内，拦日之个温度范围内同时存在着铁素体、奥氏体和石墨(或渗碳体)三相的稳定(或介稳定)平衡。在马氏体转变的各个不同温度不铁素体和奥氏体有不同的含碳量，所以，控制不同的加热温度和保温时间，淬火(正火)后可以获得不同比例的铁素体和马氏体(珠光体)，从而可以大幅度调整球墨铸铁的力学性能。需要指出，在这个温度区间加热所得到的铁素体，其冷却后的形态多为条块状、破碎状和网状，与通常的牛眼状铁素体不同。这种形态的铁素体有利于塑性和韧性的提高。
(2)球墨铸铁化学成分对其临界温度有很大的影响。由于对球墨铸件性能要求不同，其含硅量的变化也较大，而硅对临界温度范围的影响是很大的。一般来讲，含硅量提高1%可提高共析转变的上临界点约40℃，可提高其下临界点约30℃。由此可见：在加热时，硅对上临界点的影响比下临界点的影响为大，同时硅也促使共析转变的临界温度范围变宽。而锰却降低共析转变稳定，锰含量增加100，加热时临界点降低15~18℃，冷却时临界点降低40~50℃。对于普通球墨铸铁与马氏体球墨铸铁，由于锰含量控制较低，故锰对共析转变临界温度的影响可忽略不计。但对以硅、锰为主要合金元素的贝氏体球墨铸铁，锰的影响不可忽略。
(3)在热处理过程中，球状石墨作为球铁中的一个相，也参与相变过程。石墨的存在相当于一个“贮碳库”，在加热时，球状石墨表面的碳会部分溶入奥氏体中，供应其平衡所必需的碳量，加热温度愈高，球状石墨溶入奥氏体的碳量愈高，故可以通过控制加热温度来控制奥氏体的含碳量。淬火冷却后可以得到含碳量不同的马氏体。而奥氏体化后的球墨铸铁在共析转变温度以下缓慢冷却时又会析出石墨，或沉积在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷却速度较快时，其将沿奥氏体晶界析出网状渗碳体。
从上述球墨铸铁热处理相变特点来看，热处理时加热温度的选择是相当重要的。由于球墨铸铁含硅量较高，其共析转变临界温度较高，同时石墨的导热性较差，故石墨向奥氏体中的溶解较渗碳体困难。因此，球墨铸铁热处理时，加热温度较高，保温时间也较长。随着奥氏体化温度的提高，奥氏体含碳量增加，如图3所示。而随着奥氏体化温度增高奥氏体溶碳量增加，则淬火冷却后残余奥氏体数量也较多。球墨铸铁在不同加热温度下淬火，经过250℃回火后其硬度和冲击韧性，随着奥氏体化温度升高，其硬度趋向提高，冲击韧性趋向降低。不过奥氏体化温度进一步提高，其硬度增高与冲击韧性降低的趋势则趋向缓和。
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