作為鋼的替代品，1949年人類開發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會(huì)形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進(jìn)后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄片形式導(dǎo)致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得最佳的展延性，因此，球墨鑄鐵的壓力負(fù)載部件都經(jīng)過鐵素體化退火周期的工藝處理后，球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠消除鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在球墨鑄鐵的微觀照片中，可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi)，這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗鼈兙哂凶柚箶嗔训哪芰Α?
與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是60k，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度是40k，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強(qiáng)度，并且最終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強(qiáng)度-成本比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵。
球墨鑄鐵的強(qiáng)度和鑄鋼的強(qiáng)度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度最低為40k，而鑄鋼的屈服強(qiáng)度只有36k。在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。
在建筑、工廠與市政工程中的給排水、暖通、消防等系統(tǒng)所需要的閥門產(chǎn)品．屬中低壓閥門．且大多為低壓閥門， 即公稱壓力≤1．6Mpa，一般不會(huì)超過4．0Mpa，介質(zhì)為水，低溫蒸汽，其溫度一般小于100℃至220℃。閥門的工作條件，決定閥門材料的選擇，就閥體材料來說，球墨鑄鐵(以下簡(jiǎn)稱球鐵)與鑄鋼(以下簡(jiǎn)稱鋼)選擇哪種更好，則要從機(jī)械性能，耐腐蝕性能，溫度適用范圍等多方面進(jìn)行綜合優(yōu)化比較。
1、機(jī)械性能
由表中看出．相近級(jí)別的球鐵和鋼．屈服強(qiáng)度球鐵要比鋼高，球鐵的屈強(qiáng)比為0．6～0．65，而鋼的屈強(qiáng)比僅為0．5～0．55．說明金屬基本強(qiáng)度利用率球鐵比鋼高的多，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料的許用應(yīng)力是按屈服強(qiáng)度來確定的，另外，球鐵的硬度比鋼高，因此．對(duì)于小能量多次沖擊抗力球鐵高于碳鋼。用球鐵制造閥體可以減輕重量，只是延伸率鋼要比球鐵高。不過對(duì)閥門閥體來說，要求要有一定的剛度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免密封面變形漏水，因此對(duì)延伸率沒有太高的要求。經(jīng)過比較，可以認(rèn)為。球鐵和鋼在機(jī)械強(qiáng)度方面均能滿足給排水用閥門的閥體的材料要求。
2、耐溫要求
球鐵耐溫范圍為一30℃～350℃ ，鋼的耐溫范圍為一29℃～425℃ 。對(duì)給排水閥門來說，介質(zhì)溫度一般為常溫，而環(huán)境溫度的低溫更為重要，兩種材料具有同等的條件。
耐腐蝕性能的高低決定閥門的使用壽命。
3、耐腐蝕性能
金屬的耐腐蝕性能，取決于金屬原子本身的活躍程度和其他元素的存在量和存在形式。球鐵和鋼都是鐵基金屬，所以金屬原子本身的活躍程度是相同的。球鐵的含炭量一般為4I3～4．7％．而鋼的含炭量一般為0．4～0．5％ ．即球鐵的含炭量是鋼含炭量的10倍，而且以點(diǎn)狀存在(球墨)，由于碳的化學(xué)穩(wěn)定性非常高，所以抗化學(xué)、腐蝕性能比鋼高。球鐵的點(diǎn)狀石墨比鋼中的片狀石墨的介電性能好，所以抗電腐蝕就好，埋地閥尤為重要。鋼的含炭量低。但含錳量高。一般在1．0％左右，而錳的穩(wěn)定性差，因此，抗化學(xué)腐蝕性能差，易生銹，會(huì)出現(xiàn)鱗片狀剝落。
4、結(jié)論
綜合上面三方面比較。用在屬于中低壓閥門閥體的給排水、暖通、消防系統(tǒng)、蒸汽閥門閥體材料，球鐵比鋼的要好的多。如果鋼閥門的壽命按25年～30年，而球鐵壽命則可用到60年～80年。為此，歐、美、日以及我國(guó)用在給排水系統(tǒng)的閥門閥體材料在各自的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中大都是按灰鑄鐵(公稱壓力1．0Mpa及以下)和球墨鑄鐵為基礎(chǔ)制定的。當(dāng)然，小口徑閥門閥體材料，采用銅合金也是合理的，在此不贅述。
