1.碳、硅、碳当量

灰铸铁的主要成分是铁、碳、硅。碳和硅对灰铸铁的显微组织及最终的性能起着决定性的影响，下图是由C和Si的不同含量对直径30试棒的组织的影响，我们所要的高强度高碳当量铸铁，其C和Si含量应在Ⅱ区，即珠光体+石墨的灰口铸铁区，生产上多是通过调整和控制碳硅含量来获得所需的铸件牌号和性能。

硅是铸铁件中产生石墨的基础，含硅量越高，亚共晶铸铁越接近共晶点，在按稳定系统结晶条件下，灰铁的石墨量越多，机械性能就越低。反之，在碳含量减低，远离共晶点时，结晶间距加大，而初生奥氏体越多，使基体骨架更为坚强，在不产生枝晶间石墨条件下，铸铁性能就提高。

硅是强烈的石墨化元素，它的作用要比碳大，硅能使Fe-C合金的共晶点和共析点向上，向左移动，使铸铁件能在比较高的温度下进行共晶和共析转变，从而促进了石墨化。

生产中采用碳当量（CE）来综合考虑碳和硅对铸铁组织和性能的影响，碳当量实际上表示铸铁的实际成分离共晶体的远近，当CE=43%时，表示这种含硅铸铁成分是共晶成分，提高碳当量能使石墨变粗数量增加，抗拉强度，硬度下降，反之。降低碳当量能减少石墨数量，细化石墨，增加初生奥氏体，从而提高灰铸铁的力学性能。

碳当量：Ce=C+1/3（Si+P）

而在欧洲常用共晶度Sc来表示铸铁的实际成分与共晶点的远近，Sc=1，为共晶铸铁，Sc1与亚共晶铸铁，Sc1与过共晶铸铁，Sc=C÷（-0.Si-0.27P）或简化为Sc=C÷[4.3-1/3（Si+P）]

经过大量的实验数据统计，获得铸铁的抗拉强度与CE或Sc的关系为：

抗拉强度=10.（K-2CE）xf1Xf2……(1)

其中，K=11.80（直径22试棒）k=11.50（直径30试棒）k=11.00（直径50试棒）CE=碳当量，f1，f2……合金元素因子

其计算结果为英寸磅（psi）1psi=0.Mpa

或抗拉强度=-XSc简化为：抗拉强度=1-Sc……(2)

也可由图查得CE与抗拉强度的关系

50

40

30

20

0

3.5

3.73.94.14.34.5

抗拉强度1psi

直径为30mm的铸态灰铸铁试棒的抗拉强度与CE关系

用公式（1）或公式（2）依碳当量及共晶度计算得出的抗拉强度就是众多数据统计出来的经验式，也可以说反映出了正常的工艺技术水平下得出的机械性能，如果我们的强度低于这个水平，说明我们工艺水平低，而高于这个水平，说明我们的工艺先进，无论是在技术上，管理上，都是一流的，所以可用成熟度来衡量。

用在直径30mm的试棒上测得的抗拉强度值和用共晶度算出的抗拉强度之比，称为成熟度，它用下列经验分式来计算：

RG=Rm测÷（-XSc）X%或简化为

RG=Rm测÷（1-Sc）X%

RG------成熟度（%）

Rm测----从直径30mm试棒测得的抗拉强度（Mpa）

Sc------共晶度