影響鑄鐵組織和性能的關(guān)鍵是碳在鑄鐵中存在的形式、形態(tài)、大小和分布。鑄鐵的發(fā)展，主要是圍繞如何改變石墨的數(shù)量、大小、形狀和分布這一中心問題進(jìn)行的。因此，首先應(yīng)研究鑄鐵中石墨的形成過程及其影響因素。鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡(jiǎn)單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強(qiáng)；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時(shí)易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個(gè)價(jià)電子中，只有一個(gè)價(jià)電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 
前面我們已討論過化合態(tài)的滲碳體，它若加熱到高溫，便會(huì)分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態(tài)的滲碳體只是一種亞穩(wěn)定相，而游離態(tài)的石墨則是一種穩(wěn)定相。一般，在鐵碳合金的結(jié)晶過程中，因?yàn)闈B碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時(shí)所需的原子擴(kuò)散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。但在擴(kuò)散時(shí)間足夠的條件下，或在合金中含有可促進(jìn)石 墨形成的元素(如硅等)時(shí)，在合金中便會(huì)直接自液體或奧氏體中析出石墨。實(shí)踐證明，成分相同的合金在冷卻時(shí)，冷卻速度愈快，析出滲碳體的可能性愈大；冷卻速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。

球墨鑄鐵型材組織中石墨細(xì)小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定?；诣T鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵棒的機(jī)械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織廈性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800～1600Mpa，δ（延伸率）對(duì)應(yīng)達(dá)22%～1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，又稱“致密棒”，加工成品率大大高于砂鑄件。
耐油壓性能良好，壓力高達(dá)35Mpa時(shí)，普通常規(guī)牌號(hào)的鑄鐵型材所加工的壁厚為1mm的試樣無點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度高于砂鑄件１～２級(jí)，加之良好的加工性能，是高中檔液壓件的優(yōu)選基材。表面處理容易，鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、氨等表面處理，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于砂鑄件和鋼件。毛坯節(jié)約，比重輕，加工精度高，熱變形小.疲勞強(qiáng)度高，疲勞極限比砂鑄件高出40%。毛坯材料比砂型鑄件節(jié)省12%～50%；比重比鋼輕8%～10%，熱處理、加工變形量小于鋼，更適宜于多種精密零部件加工。

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時(shí),鑄件球化率、石墨球尺寸等級(jí)等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術(shù)工藝對(duì)鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)內(nèi)鎂殘量的波動(dòng);同時(shí)喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對(duì)低碳球鐵球化與性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)SX變質(zhì)劑處理后的低碳鐵水可以獲得細(xì)小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達(dá)到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，沖擊韌性可達(dá)20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對(duì)低碳球鐵的強(qiáng)化與韌化做了初步的分析研究，認(rèn)為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細(xì)小點(diǎn)狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復(fù)雜的化合物，經(jīng)分析 認(rèn)為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進(jìn)一步 改善低碳球鐵性能的建議。