До головних чинників, які визначають хід кристалізації і структуроутворення, поряд з модифікуванням, належать хімічний склад високоміцного чавуну і швидкість охолодження виливка. Основними графітизувальними елементами є вуглець і кремній. Найбільшою мірою графітизувальний вплив вуглецю у високоміцному чавуні проявляється за його вмісту від 3,7 % до 4,0 % і при цьому він посилює графітизувальний вплив кремнію. Останній ефективно підвищує активність вуглецю в розплаві і твердому розчині, внаслідок чого інтенсифікується графітизація. Оптимізація вмісту кремнію є важливою складовою комплексу технологічних факторів, які запобігають утворенню структурно-вільного цементиту (відбілу) і регулюють «феритно-перлітне» співвідношення в металевій основі. Для дослідження впливу швидкості охолодження відливали пробу з товщинами ступеней від 10 мм до 2 мм, що відповідало їх охолодженню зі швидкістю від 1,6°С/с до 15,0 °С/с.

Результати дослідження впливу кремнію в кількості від 1,5 % до 3,0 % на структуроутворення ступеней ступінчатої проби свідчать, що за вмісту у високоміцному чавуні 1,5 % Si в структурі ступеней товщиною 2,5 мм і 3,0 мм утворюється цементит в кількості 25-30 % і 15 %, відповідно. Кристалізація ступеней більшої товщини протікає без формування цементитної фази. Зі збільшенням вмісту кремнію до 2,0 % кількість цементиту в структурі ступені товщиною 2,0 мм зменшується до 15 %, а в 3,0 мм – до 5 %. За 2,5 % і 3,0 % Si структурно-вільний цементит відсутній навіть в структурі найтоншої ступені товщиною 2,0 мм. Зі збільшенням вмісту кремнію підвищується ступінь графітизації структури: в тонких перетинах (від 2 мм до 3 мм) за вмісту 2,5-3,0 % Si щільність розподілу включень кулястого графіту складає 1600-1500 шт./мм², в більш товстих (від 5 мм до 10 мм) перетинах – від 1200 шт./мм² до 800 шт./мм².

При дослідженні впливу марганцю в кількості від 0,35 % до 1,30 %, який відноситься до карбідоутворювальних елементів, на параметри структури ступеней технологічної проби вміст кремнію складав 2,75 ± 0,15 %. Отримані результати показали, що за вмісту марганцю від 0,35 % до 0,7 % структурно-вільний цементит не утворюється. При 1,0 % марганцю кількість цементиту в середині ступені завтовшки 2 мм становила 8 %, а на краю досягала 20 %. При вмісті марганцю 1,3 % в структурі ступені завтовшки 2 мм по всьому шліфу кількість цементиту становить 20 %. У структурі більш товстих ступеней цементиту не було. З підвищенням вмісту марганцю від 0,35 % до 1,30 % кількість включень кулястого графіту в структурі ступінчатої проби зменшується на ~30 %, а кількість перліту у металевій основі підвищується в 2,5-4 рази, що призводить до підвищення тимчасового опру під час розтягування і значного зниження відносного видовження. Таким чином, за високого вмісту марганцю (від 1,0 % до 1,3 %) цементит утворюється тільки в тонких перетинах, що в умовах внутрішньоформового модифікування відкриває можливість застосовувати шихтові матеріали з підвищеним вмістом марганцю.