球铁铸件是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
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。
球墨铸件表面处理工艺以及微观凝固过程
一、球墨铸铁表面处理工艺
1、表面淬火和激光热处理
若要在球墨铸铁件表面获得比较高的硬度而心部仍保持一定韧性可采用表面淬火处理的方法。表面淬火处理方法很多，可以是高频感应加热淬火也可以是火焰加热淬火和激光加热淬火等。具体工艺与整体淬火差不多：将球墨铸铁件表面加热到860~900℃，保温一段时间让表面组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现表明淬火，然后在250~350℃加热保温回火，以使表面组织转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，表面组织中的原球状石墨形态不变。处理后的铸件表面具有较高的硬度，心部仍具有一定的韧性。
激光表面热处理除激光加热淬火外，还可在球墨铸铁件表面上实现激光相变硬化、激光冲击硬化等以提高球墨铸铁件的表面硬度。
2、表面化学处理
若要在球墨铸件表面获得非常高的硬度而心部仍保持一定韧性还可采用表面化学处理的方法。球墨铸铁的表面可进行渗氮、渗硼、渗硫以及低温气体碳氮共渗等，现用的比较多的是渗氮和低温气体碳氮共渗。渗氮前一般需要对球墨铸铁件进行退火、正火等预处理，然后用氨作为介质进行二段氮化处理。第一阶段氨分解率20%~35%，保温一段时间后将氨分解率提高到45%~55%，保温后炉冷至200℃出炉空冷，经过处理后球墨铸铁件表面硬度可达900HV，脆性2级。低温气体碳氮共渗同样可以明显提高球墨铸铁件表面的硬度和耐磨性，共渗温度一般为530~570℃，共渗介质为甲酞胺或三乙醇胺50%+乙醇50%。由于球墨铸铁中的碳和硅等元素比较多，可在共渗介质中再添加NH4Cl和TiH2；NH4Cl和TiH2有催渗作用，能加速球墨铸铁的共渗过程。
二、球墨铸铁的微观凝固过程
从20世纪80年代开始，很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识，包括：①亚共晶球墨铸铁，先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁，在非平衡凝固条件下，首先析出初生奥氏体。过共晶球墨铸铁则首先析出初生石墨球。②共晶结晶时，发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因，石墨球与奥氏体发生碰撞，形成共晶晶粒。基于这些新的认识，可以将球墨铸铁的微观凝固过程近似表述为，当温度下降到液相线温度以下某一温度时，亚共晶球墨铸铁有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶球墨铸铁有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时，共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。
石墨球在液体中自由长大到一定尺寸后，在石墨球外围形成奥氏体晕圈。同时奥氏体按枝晶状方式生长，并逐渐在枝晶旁析出石墨球。石墨球与奥氏体枝晶的碰撞与接触形成共晶晶粒，石墨球被奥氏体包围。碳原子通过奥氏体壳向石墨球扩散，石墨球得到显著长大。随着温度降低，石墨-奥氏体共晶晶粒不断长大，游离奥氏体也会自由生长。当所有液相变成固相后，凝固结束。对球墨铸铁凝固过程的认识建立在球墨铸铁属于离异共晶以及熔液内存在运动两个事实的基础上，强调奥氏体枝晶的单独存在和它在凝固过程中的作用。采用着色腐蚀技术，金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶的组织形貌，分析了球铁缩松的形成机制。研究表明，奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响。可见，缩松形成于上述形成过程的第二阶段，枝晶形成骨架后，凝固较早的区域对热中心的异地抽吸液体流动是球铁缩松形成的主要原因。并且，随冷却速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量减小，共晶前期凝固收缩增大，缩松倾向也增大。指出宏观缩松常常出现在枝晶晶簇间隙，产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成后，是异地凝固收缩造成对热节中心(厚壁处)铁液抽吸流动的结果；微观缩松是于凝固末期，晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞；枝晶数量增多，形态趋于发达，液态金属异地抽吸作用增强，易于形成宏观缩松；反之，枝晶数量减少，形态粗壮，倾向于形成显微缩松。
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