在鐵-銅系統(tǒng)中，銅在很大濃度范圍內(nèi)，可以和鐵液互相溶解組成液態(tài)固溶體。1477℃時，銅在γ-Fe中的溶解度為8%，溫度下降，溶解度甚至還有 所增加，如溫度1094℃時，溶解度可達8.5%。溫度在650℃以下時，溶解度接近定值，大約在0.35%左右。室溫下，銅在鐵中的溶解度很小。無論是液態(tài)還是固態(tài)，銅量超過各溫度下的溶解度時都會形成富銅相。銅在熔融鑄鐵中的溶解度大約3-5%之間，鑄鐵中的錳、鋁、鎳等元素增加銅的溶解度，而鎂則減少銅的溶解度。有了鎂，銅超過2%，即有含銅97%的黃色富銅相析出。銅含量增加至3.8%時，該富銅相數(shù)量大增。
銅對鑄鐵共晶轉(zhuǎn)變溫度的影響不大。銅屬于微弱的石墨化元素，可以稍微降低白口傾向。銅降低共析轉(zhuǎn)變溫度，大約每增加1%的銅，共析溫度下降6-10℃，即起穩(wěn)定奧氏體的作用。銅還可以增加珠光體的數(shù)量，細化共晶團，使鑄鐵在正火時更容易得到珠光體組織。因此，銅在共析轉(zhuǎn)變中有促進奧氏體生成珠光體，阻礙石墨化的作用。銅還可以強化鐵素體，提高它的強度。
銅含量在2.0%以下時，對球化率、球數(shù)、球徑大小沒有顯著的影響，可以保證球化率達到90%以上。銅含量超過2%時，則影響球化效果，球化率急劇降低，球數(shù)急劇減少。當(dāng)銅含量達到2.5%時，出現(xiàn)團塊狀石墨和黃色富銅相。富銅相的熔點比鐵水溫度低，石墨析出后，富銅相可能將石墨的一部分包圍住，從而使石墨從球狀逐漸轉(zhuǎn)向團塊狀。
銅的反球化作用與其他元素有關(guān)。例如含鈦0.04%的鎂球墨鑄鐵，倘若含銅0.94%級出現(xiàn)團塊狀石墨，加入0.02-0.03%的鈰則可抵消銅的這種反球化作用。
銅對球化效果的影響與鑄件的大小厚薄有關(guān)，壁厚300mm以上的鑄件加入銅3-4%可以消除鑄件心部的團塊狀石墨。應(yīng)該指出，銅的這種作用只有和稀土元素一起加入時才有效。
銅促進球墨鑄鐵生成珠光體，其能力比鎳大10倍，但只有錫的1/10。試驗中大約加入銅0.5%即可使φ25mm的球墨鑄鐵試棒中的珠光體量達到90%；加入1.5%的銅，珠光體含量接近100%；而超過1.5%時反而會出現(xiàn)鐵素體。銅的這種良好作用可使人們不通過熱處理即可獲得鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵。
銅對灰鑄鐵的性能影響。當(dāng)銅的加入量在0.5%以下時，會增加抗拉強度、屈服強度，并使彈性模量上升，但并不呈線性關(guān)系?；诣T鐵含銅大約0.8%時，強度高，隨著含銅量的增加，灰鑄鐵的沖擊韌性降低。
銅通過促進珠光體的生成和強化金屬基體影響球墨鑄鐵的機械性能。加入少量的銅（0.5%以下）珠光體含量急劇增加，抗拉強度、屈服強度和硬度也急劇提高而延伸率急劇下降。加入量超過0.5%，基體已經(jīng)全部為珠光體，但強度、硬度繼續(xù)上升，延伸率不再下降。這是因為銅使金屬基體得到強化的緣故。銅有細化石墨球的作用，可提高含銅球墨鑄鐵的疲勞強度。
室溫下銅在鑄鐵中的固溶度為0.35%，加入0.5%以上的銅改變了奧氏體和共析轉(zhuǎn)變過程中碳原子的擴散速度，促進形成珠光體并細化珠光體。在鑄件冷卻時，特別是時效時，銅從固溶體中沉淀出來，強化了基體，顯著提高了珠光體的顯微硬度。增加銅含量可以增加鑄件的耐磨性，進行去應(yīng)力退火處理時，銅不僅不會降低硬度，還會增加HB10度左右。
