球墨鑄鐵件化學(xué)成分主要包括碳、硅、錳、硫、磷5大常見元素。對于一些對組織及性能有特殊要求的鑄件，還包括少量的合金元素。同普通灰鑄鐵不同的是，為保證石墨球化，球墨鑄鐵件中還須含有微量的殘留球化元素。
　　1.碳及碳當(dāng)量的選擇原則
　　碳是球墨鑄鐵件的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球狀后石墨對機(jī)械性能的影響已減小到較低程度，球墨鑄鐵件的含碳量一般較高，在3.5～3.9之間，碳當(dāng)量在百分之4.1～百分之4.7之間。鑄件壁薄、球化元素殘留量大或孕育不充分時(shí)取上限；反之，取下限。將碳當(dāng)量選擇在共晶點(diǎn)附近不僅可以改善鐵液的流動性，對于球墨鑄鐵件而言，碳當(dāng)量的提高還會由于提高了鑄鐵凝固時(shí)的石墨化膨脹提高鐵液的自補(bǔ)縮能力。碳含量過高，會引起石墨漂浮。因此，球墨鑄鐵件中碳當(dāng)量的上限以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則。
　　2.硅的選擇原則
　　硅是強(qiáng)石墨化元素。在球墨鑄鐵件中，硅不僅可以有效地減小白口傾向，增加鐵素體量，而且具有細(xì)化共晶團(tuán)，提高石墨球圓整度的作用。硅提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低沖擊韌性，因此硅含量不宜過高，尤其是當(dāng)鑄鐵中錳和磷含量較高時(shí)，更需要嚴(yán)格控制硅的含量。球墨鑄鐵件中終硅量一般在百分之1.4～百分之3.0。選定碳當(dāng)量后，一般采取高碳低硅強(qiáng)化孕育的原則。硅的下限以不出現(xiàn)自由滲碳體為原則。
　　球墨鑄鐵件中碳硅含量確定以后，成分設(shè)計(jì)基本合適。如果高于較佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)石墨漂浮現(xiàn)象。如果低于較佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)縮松缺陷和自由碳化物。
　　3.錳的選擇原則
　　由于球墨鑄鐵件中硫的含量已經(jīng)很低，不需要過多的錳來中和硫，球墨鑄鐵件中錳的作用就主要表現(xiàn)在增加珠光體的穩(wěn)定性，促進(jìn)形成(Fe、Mn)3C。這些碳化物偏析于晶界，對球墨鑄鐵件的韌性影響很大。錳也會提高鐵素體球墨鑄鐵件的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，錳含量每增加百分之0.1，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～12℃。因此，球墨鑄鐵件中錳含量一般是愈低愈好，即使珠光體球墨鑄鐵件，錳含量也不宜超過百分之0.4～0.6。只有以提高耐磨性為目的的中錳球鐵和貝氏體球鐵例外。
　　4.磷的選擇原則
　　磷是一種有害元素。它在鑄鐵中溶解度較低，當(dāng)其含量小于百分之0.05時(shí)，固溶于基體中，對力學(xué)性能幾乎沒有影響。當(dāng)含量大于百分之0.05時(shí)，磷易偏析于共晶團(tuán)邊界，形成二元、三元或復(fù)合磷共晶，降低鑄鐵的韌性。磷提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，含磷量每增加百分之0.01，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度提高4～4.5℃。因此，球墨鑄鐵件中磷的含量愈低愈好，一般情況下應(yīng)低于百分之0.08。對于比較重要的鑄件，磷含量應(yīng)低于百分之0.05。
　　5.硫的選擇原則
　　硫是一種反球化元素，它與鎂、稀土等球化元素有很強(qiáng)的親合力，硫的存在會大量消耗鐵液中的球化元素，形成鎂和稀土的硫化物，引起夾渣、氣孔等鑄造缺陷。球墨鑄鐵件中硫的含量一般要求小于百分之0.06。
　　6.球化元素的選擇原則
　　目前在工業(yè)上使用的球化元素主要是鎂和稀土。鎂和稀土元素可以中和硫等反球化元素的作用，使石墨按球狀生長。鎂和稀土的殘留量應(yīng)根據(jù)鐵液中硫等反球化元素的含量確定。在保證球化合格的前提下，鎂和稀土的殘留量應(yīng)盡量低。鎂和稀土殘留量過高，會增加鐵液的白口傾向，并會由于它們在晶界上偏析而影響鑄件的力學(xué)性能。