本文结合吉林省科技发展计划项目“耐热球铁模具材料开发”,采用正交实验的方法研究了合金元素Si、Mn、Mo、Cr对球墨铸铁的组织、机械性能、耐热性能、耐磨性能的影响,优化出了耐热球铁模具材料的最佳化学成分为:C2.9wt.%、Si4.5wt.%、Mn0.5wt.%、Mo0.5wt.%、Cr1.2wt.%。研究发现,Si元素能提高球墨铸铁的球化率和耐热性,但Si元素含量过高降低球墨铸铁的耐磨性;Mn、Cr元素能促进珠光体转变,稳定和细化珠光体,Mn元素能够增强球墨铸铁的韧性及抗热疲劳性能,Cr元素能够提高球墨铸铁的硬度、增强耐热性能;Mo元素能细化珠光体和石墨,提高球墨铸铁的耐热、耐磨性能。塑性应变集中、表面氧化层的开裂和剥落、夹杂物和氧化物等是球墨铸铁热疲劳裂纹萌生和扩展的诱因。球墨铸铁磨损失重量和摩擦系数均随载荷和磨损时间的增加而增加。开发的耐热球墨铸铁模具材料抗热疲劳性能、耐磨性能均优于耐热灰铸铁,石墨的球状形态是其主要原因。