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(wèn)題進(jìn)行的。因此，首先應(yīng)研究鑄鐵中石墨的形成過(guò)程及其影響因素。鑄鐵中石墨的形成過(guò)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(guò)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(guò)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。

低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關(guān)系.通過(guò)轉(zhuǎn)向架軸箱鑄件生產(chǎn)實(shí)例及大量數(shù)據(jù)說(shuō)明生鐵中各元素對(duì)鑄件質(zhì)量的影響,并指出:鑄件質(zhì)量的好壞,除了與鑄造企業(yè)的技術(shù)水平和企業(yè)管理嚴(yán)格與否有關(guān)之外,還與原材料質(zhì)量有關(guān),特別是與生鐵質(zhì)量有關(guān).生鐵的純凈度對(duì)鐵液的純凈度、石墨形態(tài)、韌-脆轉(zhuǎn)變溫度、基體組織、晶間夾雜等均有很大的影響.因此,為了確保鑄件質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定,在選用生鐵時(shí),一定要嚴(yán)格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴(yán)格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學(xué)方法研究了船用柴油機(jī)機(jī)身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴(kuò)展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),考慮了裂紋擴(kuò)展速率的分散性,采用統(tǒng)計(jì)分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴(kuò)展速率的隨機(jī)概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時(shí)材料的疲勞啟裂門(mén)檻值.進(jìn)一步建立了剩余壽命預(yù)測(cè)模型,通過(guò)數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長(zhǎng)度下的裂紋擴(kuò)展剩余壽命及其分布,并建立了剩余壽命與可靠度關(guān)系圖譜.
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過(guò)程,包括生核過(guò)程、初生奧氏體枝晶的析出過(guò)程以及亞共晶鑄鐵、過(guò)共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過(guò)程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對(duì)鑄鐵性能的影響以及對(duì)初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程以及石墨的晶核.終得出:對(duì)于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分?jǐn)?shù)提高,鑄鐵的強(qiáng)度隨之提高;對(duì)于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對(duì)石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進(jìn)灰鑄鐵石墨生核,又不會(huì)誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、