“有害元素”一词指的是那些当存在于镁处理球墨铸铁中时，会阻止所需球状石墨的形成并产生不良片状石墨的元素（图1）。上述两种石墨形式与致密石墨形式不同，致密石墨形式通常与较低的镁含量有关，并且通常是故意产生的，以提供致密石墨铸铁（ cast iron）产品系列（ Cast Iron ( Cast Iron)）。

图1 因钛的存在而对镁处理球墨铸铁中的片状石墨进行4%苦味酸酒精腐蚀的情况 ×100

在某些条件下，例如本手册后面描述的条件，有意添加少量有害元素可以产生更好的金相结构。

最危险的有害元素（有时也称为干扰元素）是铅、锑、铋和钛。但是，如果铁中还存在钛等有害元素，其他元素（如铜）也可能产生不利影响。

有害元素这一术语不应与更广泛的术语杂质元素或微量元素相混淆，后者会影响基体结构，进而影响球墨铸铁的性能，但不会影响石墨形态。锑和铋等有害元素除了影响石墨形态外，还对促进珠光体形成有很强的作用。

有害元素的可接受水平是多少？

有害元素的影响是累积的。少量的有害元素，当单独存在时，不会产生明显的影响，但当由两种或两种以上的有害元素组成时，它们可能会对球状石墨的形成产生不利影响。某些元素（尤其是锑、铅和铋）的有害影响会随着铸件壁厚的增加而增加。因此，不可能提供“可接受”的有害元素水平，使用含有有害元素的炉料的影响只能根据其对试棒或铸件石墨结构的影响来评估。当有害元素单独存在时，如果其含量超过以下浓度，则很可能产生有害影响：铅0.0005%、铋0.002%、锑0.004%、钛0.1%。·

非球形石墨对性能的影响

不管球墨铸铁中存在什么有害元素，只要形成非球形石墨，就会降低力学性能，如图2所示，这是一个典型的例子。降低的程度各不相同，取决​​于片状石墨的形态和数量、铸件的壁厚以及有害元素是否也对基体产生影响。一般来说，对屈服应力值的影响不如对抗拉强度和伸长率的影响那么显著。

图2 铅对球墨铸铁拉伸性能的影响

抵消有害元素的不利影响

对于球墨铸铁生产中使用的大多数炉料，有害元素的浓度水平通常可以通过添加少量铈或其他稀土元素来抵消。铈的来源通常是含有 50% 铈和各种其他稀土元素的混合稀土。铈和其他稀土元素可以混合在用于球化的镁合金中，或以铈或混合稀土的形式添加到镁合金或孕育剂中。消除有害元素的铈或混合稀土的量非常小 - 0.005% 的混合稀土。然而，大多数球墨铸铁制造商使用更高的添加量，以在处理后的铁中获得 0.003% 至 0.01% 的铈，这通常是改善孕育和减少腐烂所必需的。

铈或稀土元素的使用不会改变有害元素和其他微量元素对珍珠岩的促进作用。

控制添加有害元素来改变或改善组织

如果使用铈或稀土元素，被认为有害的元素也可能产生有益的作用。

提高石墨球数量

铋的加入可以大大增加石墨球的数量。铋可以单独与硅铁孕育剂一起加入，也可以与硅铁孕育剂或镁合金混合加入。通常，0.002% 至 0.004% 的残余铋含量足以使石墨球的数量达到最大。在生产大截面铸件时，通常倾向于添加少量锑（0.005%）而不是铋。

防止石墨块的形成

使用高纯度炉料时，与镁合金同时或随后添加的稀土元素会损害良好球状石墨结构的形成，并导致出现不良石墨形态，通常称为块状石墨（图 3）。这种情况在大型铸件中尤其容易发生，不应与图 1 中的石墨形态，即致密石墨（蠕虫状石墨）形态混淆。在这种情况下，可以添加少量有害元素，如铋、铅和钨球墨铸铁用废钢的作用，以防止形成这种块状石墨，当然，在铈存在的情况下。

图 3. 由于使用高纯度炉料和含铈镁合金球墨铸铁用废钢的作用，直径 30 厘米的测试棒中出现了“块状”石墨。用 4% 苦味酸酒精蚀刻 × 20

有害元素的可能来源

带领

这是炉料中最常见的有害元素。可能导致不良铅含量的炉料包括

涂有铅基油漆的废钢；

镀铅钢或其他被铅包裹的废料；

含铅易切削废钢；

含铅生铁：

可以有意地将有色金属废料，特别是铜废料添加到炉料中，以促进珠光体基质的形成。

钛

油漆废料；

含钛过量的生铁；

球墨铸铁废料或回料。在同时生产球墨铸铁和蠕墨铸铁的铸造厂中，必须区分和隔离废铸件和回料。

锑和秘密

目前生产的生铁通常不含有任何明显的锑和铋；它们最可能的来源是有色金属废料和球墨铸铁回料，这些元素是为了上述目的而故意添加的。