熔化和球化孕育处理对球铁质量起着决定性的影响。熔化处理工序决定了化学成分
和铸态组织，也影响热处理工艺及处理后的组织和性能。熔化处理还影响铸性能及各种
铸造缺陷（如夹渣、皮下气孔、缩松缩孔、石墨漂浮等）的产生。
对原铁水的要求是：化学成分合格，温度足够高，铁水不氧化。目前冲天炉熔炼球铁
的突出问题是如何获得高温低硫铁水。
一  合理的化学成分是保证球铁金相组织和机械性能合格的必要条件。化学成分对球铁的使用性能（如耐热、抗磨性等）、物理性能、铸造性能也有重要影响。应该综合考虑铸件的要求并结合原材料及生产条件选择成分。这里介绍成分选择的一般原则。
一、碳和硅
碳和硅是促进石墨化元素。在一定的冷却速度和孕育条件下，碳当量增加可以提高
球铁的石墨化程度，碳化碳化物形态存在的数量减少，以石墨形态存在的数量增加。在组
织上表现为白口倾向减小，铸态渗碳体和珠光体数量减少。由于球化处理后的铁水过冷
倾向增大，为消除铸态渗碳体，球铁需要有较高的碳当量。
由于石墨化引起球铁铸件在结晶过程中体积膨胀。含碳量提高，体积膨胀增大，在铸
型刚度较大的条件下，可以使铸件致密，减少缩松，在铸型松软的条件下则增大缩松。在
铸型刚度足够大时，碳当量 时铸件体积膨胀达到最高值。过分提高碳量或碳也不必要.
碳高，镁的吸收率高，有利于球化。
球铁达到共晶成分时流动性最好。铁碳二元合金共晶成分含碳4.26% 。球铁为多元合金，一般认为其共晶成分碳当量约为 ，因此，适当提高碳当量使其接近共晶成分，可提高流动性。由于石墨呈球状，对基体的削弱作用减小，提高碳量对机械性能不产生明显的不利影
响，而且还会改善减震性、减摩性。碳量或碳当量过高会引起石墨漂浮，这一点要引起注意。碳量提高使脆性转变温度略有降低。在硅量较低时，硅对石墨化的影响较大，例如高碳低硅球铁白口倾向较大，这时只要少量增硅就可明显地减小白口倾向。以孕育剂方式加入的硅比炉料中的硅，石墨化作用更为强烈，其影响远不止碳对石墨化作用能力的三分之一。如果充分利用饱和孕育状态（加入孕育剂后，铁水中结晶核心很快增加，然后逐渐减少，结晶核心达到最高数量，称为饱和孕育状态），不很高的碳当量和少量的孕育增硅也可以消除铸态渗碳体。孕育处理不仅促进石墨化，更重要的意义在于细化共晶团，改善石墨圆整度。在上述情况下，硅量增加，使渗碳体、珠光体减少，铁素体增多，共晶团细化、石墨圆整，冲击韧性则提高。在已经满足了石墨化和孕育要求，得到全铁素体组织后，继续提高含硅量时由于硅固溶于铁索体使晶格扭曲，将提高铁素体的强度、硬度并降低其韧性，提高脆性转变温度。
只有特种球铁为保证其耐热、耐蚀性能而牺牲其韧性指标时才采用高硅。一般球铁，在满足石墨化和孕育的条件下，尽量采用低硅。提高硅量将扩大共析转变温度范围并使其提高，制订热处理工艺时应予考虑。
综合考虑上述影响，在不引起石墨漂浮的条件下，一般选取共晶或微过共晶成分的碳
当量，并采取高碳低硅的原则。碳硅含量的选择还要考虑凝固时的冷却速度，球化孕育工艺、球铁基体组织和牌号要求、是否热处理以及其他元素的含量等因素。
铸件凝固时冷却速度快（如薄壁小件、铸型散热快），可选择较高的碳硅量；铸件凝固
时冷却速度慢（如厚大件），则选用较低的碳硅量。型内球化时利用球化剂中的硅进行孕育，少量增硅就可收到良好的孕育效果，因此铸件含硅量可以低一些。冲入法球化时，球化剂要带入一部分硅，如果采用多次大量孕育，铸件含硅量就可能高一些，如果采用小剂量瞬时孕育，铸件含硅量就可能低一些。珠光体球铁硅量较低，铁素体和贝氏体球铁硅量稍高。铸态铁素体球铁一般比退火铁素体球铁硅量稍高。低温下工作的铁素体韧性球铁硅量要低，常温下工作的硅量可以高一些。
   二、锰   锰是形成碳化物能力比较强的元素。在一次结晶过程中锰增加铸铁过冷倾向，促进形成碳化物,在共析转变过程中，锰降低共析转变温度，稳定并细化珠光体。
原铁水中的锰可以起到一定的脱硫作用，锰与硫结合形成MnS进入炉渣被清除掉。
在球化处理后，铁水中含硫、氧很少，硫、氧与镁或稀土可以形成稳定化合物，锰不再起脱
硫作用。因此，球铁中少量的锰也能起到合金化作用，充分发挥稳定碳化物和珠光体的作
用。适当提高锰量，由于促使珠光体增加并细化，可以提高强度、硬度，降低韧性和塑性。
锰量过高则出现一次碳化物，恶化机械性能。锰提高脆性转变温度，铁素体球铁中增加锰0.1%，脆性转变温度大约提高10℃-12℃。锰增加缩松倾向。
在厚大铸件中锰的偏析严重。锰在含硅较高的奥氏体中溶解度很小，结晶过程中它富集在尚未凝固的金属液中，正在生长的共晶团排挤它，最后使锰富集到共晶团边界，形成珠光体或碳化物。严重时形成网状碳化物。有时在淬火回火后在共晶团边界形成黑色网状组织。在等温淬火后这里出现马氏体和残余奥氏体（白区）。这些网状碳化物、黑色网状组织、白区等的出现都与锰的偏析有关，它们严重影响机械性能，而且很难在热处理时消除。据测定，含锰0.37%的球铁，共晶团边界处锰的偏析可达4% ，即使经过长时间高温退火（900℃，48 小时）也不能消除这种偏析。
在厚大铸件中要防止锰的偏析，在薄壁铸件中要防止一次渗碳体，铸态铁素体球铁也要防止一次渗碳体及过多的珠光体。这三种情况都希望含锰量越低越好，根据现有炉料条件一般要求锰量低于0.5%退火铁素体球铁当然也希望锰量越低越好，一般要求锰量低于0.6% 。锰量提高，将增加石墨化退火时间。锰量超过0.8% ，退火很困难。

三  磷增加球铁缩松倾向。在一般含量范围内，磷对球化没有影响。铁素体高韧性球铁希望含磷量越低越好，一般要求P≤0.08%，低温（-40℃ ）下工作要求P＜0.07%

其他球铁含磷量应低于0.1%。含磷0.1%-0.3%时，采取适当工艺措施，可以制造较低牌号（如QT600-2  QT500-5）的球铁件。例如加强孕育、加快冷却速度细化共晶团，使磷共晶分散。珠光体球铁可采用部分（或低碳）奥氏体化正火改善韧性。铁素体球铁可采取高温石墨化退火改善韧性，但也只用于常温下工作的铸件，而且要控制硅锰量在较低的水平。

   四、硫

硫是最重要的反球化元素之一。它和镁及稀土元素都有很大的亲合力。球化元素首先消耗于脱硫脱氧。一部分脱硫产物MgS进入渣，还有一小部分硫化物存在于铁水中。只有经过充分脱硫脱氧，石墨才能具备按球状长大的条件，

原铁水含硫越多，产生并残留于铁水中的硫化物也越多，球化衰退速度也越快。因此

高硫铁水球化难、衰退快。低硫铁水（例如S＜0.01%）不仅球化稳定，球化所必需的残留

镁和稀土量很低，产生夹渣和皮下气孔的可能性也大大减少。应强调指出，获得低硫铁水是保证球化稳定，减少夹渣、皮下气孔等缺陷的极为重要的先决条件。我们应力求降低原铁水含硫量。冲天炉熔炼球铁，希望含硫量低于0.06%，不应超过 0.1%。电炉熔炼，含硫量可≤0.04% 。