灰铸铁因其良好的导热性而被广泛应用于汽车制动系统中,但随着制动系统部件性能的要求越来越高,传统的中低碳当量灰铸铁已不能满足要求,因此急需研发高碳当量灰铸铁制动件,但是碳当量的升高会使铸铁的强度下降,因此需要通过一定的技术手段来提高高碳当量灰铸铁的强度。本文通过向铁液中添加钝化元素（硫、氮、稀土）的方法来改善灰铸铁组织与性能。采用正交实验与单因素实验相结合的方法,探索合金元素对高碳当量灰铸铁微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:钝化处理后的高碳当量灰铸铁的显微组织由片状石墨、珠光体基体和少量夹杂物组成。当硫、氮、稀土共同添加且各元素分别为:Ws=0.10%,WN=80ppm,WRE=0.10%时,组织中石墨钝化率达到了18%,合金的抗拉强度为248MPa,硬度为212HBW,奥氏体枝晶析出数量较多,形态十分发达,共晶团尺寸较小。对各项性能指标进行极差与方差分析发现,氮元素是影响灰铸铁综合性能的显著性因子。在其它工艺条件大致不变的情况下,当氮元素含量由99ppm增加到135ppm时,石墨片厚度略有增加,长度变短,弯曲程度增加,两端变得圆钝,应力集中作用减小,枝晶数量较多,存在少量E型石墨;钝化率由22%提升到27%;珠光体的数量增多,层片间距减小;合金强度由404MPa降低到360.3MPa,硬度由245HBW增加到260HBW,弹性模量在115GPa～121GPa之间;断口形貌为典型的解理断裂,即脆性断裂。在热疲劳测试过程中,三种材料表面均出现了不同程度的黑色氧化层,随着热循环次数的增加,氧化现象越来越严重,裂纹的扩展速率随着氧化程度的加剧而加快;裂纹萌生于石墨尖端或夹杂物处;石墨形态对裂纹的影响作用大于基体组织对裂纹的影响作用;在相同次数的循环条件下,蠕墨铸铁的裂纹最短,HT250次之,钝化灰铁的裂纹最长。