碳、鉻兩元素是決定高鉻鑄鐵組織性能的主要元素。但是單純依靠兩種元素還不能使高鉻鑄鐵完全達到對高質量抗磨鑄鐵鑄件的性能要求。經過多年研究及生產實踐，已經確認了其中多種元素的有效性。高鉻鑄鐵中常用的合金元素有：鉬、硅、錳、銅、鎳、釩、鈮等。

    鉬

    在高鉻鑄鐵中加鉬可提高γ-Fe向α-Fe轉變時的形核功，降低轉變時晶格重組速度，使轉變孕育期加長，降低奧氏體臨界冷卻速率，使基體組織的淬透性提高。

    在碳量相同的情況下，增加合金元素（除鈷和鋁）一般都會降低Ms。但是，高鉻鑄鐵加鉬能夠有效地提高Ms溫度，減少室溫組織中的殘余奧氏體量。這是因為固溶于γ-Fe中的鉬能顯著降低γ-Fe含碳量，碳含量降低對Ms的影響遠大于鉬降低Ms的影響，因而鉬能有效提高Ms溫度，因此認為鉬是有效提高高鉻鑄鐵硬化性元素。冷卻緩慢的厚壁高鉻耐磨鑄鐵件，加鉬1%-2%就能使淬火后產生足夠的馬氏體組織，獲得較高的淬火硬度。

    鉬在高鉻鑄鐵中主要以三種方式存在：

    ①與碳結合形成鉬碳化合物。加入高鉻鑄鐵的 鉬約有50%消耗于直接與碳化合形成的以Mo2C為主的碳化物。Mo2C是含鉬高鉻鑄鐵中主要的碳鉬化合物。這種碳化物的硬度高于Cr7C3。Mo2C呈細小點狀，多以α+Mo2C共晶形態存在。在含鉻高的鐵水中，鉬也和碳形成（Mo、Fe）23C6，使鐵液中一部分碳原子固定在化合物中。鉬的碳化物都是能有效抵抗各種磨料侵蝕的硬質相，它們的存在對提高高鉻鑄鐵耐磨性有利。

    ②溶入鉻碳化合物中。含鉬高鉻鑄鐵的鉻碳化合物中含有一些鉬元素。溶入碳化物的鉬使（Fe、Cr）7C3的硬度和強度都得到改善，相應改善了材料抗磨性能。

    ③固溶于奧氏體及其轉變產物。鉬以置換鉻原子方式固溶于奧氏體及其轉變產物。鉬強烈推遲奧氏體的珠光體轉變，使高鉻鑄鐵連續冷卻轉變曲線向右推移，有效提高基體金屬的淬透性。

    鉬在高鉻鑄鐵的加入量一般應根據含鉻量、鉻碳比和高鉻鑄鐵件厚度而定。如果含碳量高、鑄件較厚、鑄件冷卻較慢，則應加入較多的鉬。

    硅

    高鉻鑄鐵中的硅既是常存元素，也可視為合金元素。

    常存硅元素在高鉻鑄鐵中的作用有以下兩方面：

    ①溶于固相中，對基體產生固溶強化作用。這種固溶強化作用強于錳、鎳、鉻、鎢、鉬、釩等。硅能顯著提高奧氏體及其轉變產物的彈性極限、屈服強度、屈服比、疲勞強度。這些強度性質的改善，有助于提高材料的抗磨能力。

    ②與鉻與錳相比，硅與氧有較大親和力。在熔煉過程中，硅有良好脫氧能力，能防止鐵水氧化。特別是它保護鐵水中含量很高的鉻元素，避免鉻過量氧化燒損。

    作為合金元素的硅在高鉻鑄鐵中的作用有：

    ①固溶于γ-Fe中的硅，能減少鉻和碳在γ-Fe中的溶解度。亞共晶高鉻鑄鐵中的碳化物含鉻量將會增加。

    ②硅降低富鉻奧氏體臨界冷卻速率，有利于提高高鉻鑄鐵的淬透性。

    ③硅提高高鉻鑄鐵的Ms點。就改變Ms的效果而言，硅的能力約為鉬的一倍，因而有助于增加馬氏體轉變量，減少鑄態或淬火后的高鉻鑄鐵中殘余奧氏體量。

    ④硅縮小高鉻鑄鐵共晶反應的溫度范圍，使共晶碳化物變得較為細小，分布變得較為彌散。

    錳

    錳是高鉻鑄鐵中的常存元素。高鉻鑄鐵中的錳既進入碳化物，也溶入奧氏體。錳對高鉻鑄鐵中鉻碳化合物的數量、結構沒有顯著影響。

    溶入奧氏體的錳，主要有下面幾個作用：

    ①擴大基體內的γ-Fe相區，推遲珠光體轉變孕育期，提高高鉻鑄鐵的淬透性。但是沒有鉬和鎳的作用強烈。

    ②在高鉻鑄鐵凝固過程中，錳改變初生奧氏體析出溫度和凝固溫度范圍。含錳較高的先共晶奧氏體量增加，枝晶細化，相應地減小了共晶組織的尺寸。

    ③錳促進貝氏體轉變。調整高鉻鑄鐵的鉻碳比、硅錳比、控制合適的加錳量，并通過熱處理可以制造出具有奧氏體-貝氏體組織的高鉻鑄鐵。這種高鉻鑄鐵的綜合力學性能和抗磨能力都比較好。

    ④降低Ac3和Ms溫度。高鉻鑄鐵中的錳有穩定奧氏體組織的作用。當高鉻鑄鐵中錳達到較高濃度時，其奧氏體基體可直接保留至室溫下。生產馬氏體高鉻鑄鐵時，鑄件淬火組織中可能出現較多殘留奧氏體。

    高鉻鑄鐵中含有適量的錳元素，對于提高鑄件強韌性，改善淬硬性和耐磨性都是有益的。合理加錳量與鉻碳比和鑄件的厚度有關。