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單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強；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)晶時易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價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，因為滲碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時所需的原子擴散量較小，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。但在擴散時間足夠的條件下，或在合金中含有可促進(jìn)石 墨形成的元素(如硅等)時，在合金中便會直接自液體或奧氏體中析出石墨。實踐證明，成分相同的合金在冷卻時，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。

球墨鑄鐵是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的金屬材料之球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產(chǎn)成本而應(yīng)用越來越廣泛,并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié),其目的在于增加石墨球的數(shù)量、提高其圓整度、細(xì)化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團(tuán)間形成自由滲碳體等。 球墨鑄鐵在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的孕育劑是75硅鐵,但其孕育效果較差,為自由滲碳體,需要加入量較大,然而為了控制終硅量,則必須降低原鐵水的含硅量,這就給回爐料的利用帶來了一定難度。而孕育效果非常強的孕育劑,加入較少的量就能達(dá)到和普通孕育劑相同的孕育效果,而且增硅也少,這樣就可以適當(dāng)?shù)靥岣咴F水的含硅量,進(jìn)而提高了對回爐料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。
本論文通過反復(fù)試驗研制出一種由Fe2OFeS、Bi2OCaSi四種物質(zhì)組成的新型復(fù)合孕育劑,為了確定孕育劑中各種物質(zhì)的佳成分配比,我們通過向牌號為QT500-7的球鐵鐵水中加入此種孕育劑進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗。通過對正交試驗結(jié)果進(jìn)行極差分析確定出孕育劑中各成分的佳配比。然后繼續(xù)探討了這種新型孕育劑對球墨鑄鐵觀組織和力學(xué)性能的影響。 研究結(jié)果表明,新型復(fù)合孕育劑的主要成分組成為：Bi%,余量為Ca,其加入量為鑄件重量的0.1wt%,在向牌號為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數(shù)明顯增多,由264個/mmm2增加至325個/mm石墨球數(shù)的增多有助于鐵素體含量的增加,另外球化級別也由添加前的4級提高到3級,從而使鑄件達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能,尤其是伸長率得到了很大的提高

其它各類鑄鐵。 用QT制造發(fā)動機曲軸，當(dāng)其沖擊值ak達(dá)8～15J/cm2時已能獲得良好的使用性能。 當(dāng)F球墨鑄鐵的延伸率達(dá)10～15％時，可用于零下30～375℃范圍內(nèi)，代替25鑄鋼制造中壓閥門。 球鐵在一定范圍內(nèi)可以代替鑄鋼，制造塑性和韌性要求較高的鑄件。 7.6.2 球墨鑄鐵的牌號、性能及用途 球墨鑄鐵的性能及用途 疲勞強度 鑄鐵的疲勞強度在很大程度上取決于石墨的形狀。 球狀的疲勞強度高，團(tuán)絮狀的次之，片狀的低，且隨石墨數(shù)量增多，鑄鐵的疲勞強度降低。 7.6.2 球墨鑄鐵的牌號、性能及用途 球墨鑄鐵的性能及用途 疲勞強度 可知，要求扭轉(zhuǎn)疲勞強度大的曲軸采用QT是可行的。
耐熱鑄鐵有些零件在高溫條件下工作，需要具有一定的耐熱性，如加熱板、爐柵、鑄鐵坩堝、鋼錠模等。這些鑄件不但要有一定的高溫強度，而且還應(yīng)有一定的抗氧化性和抗長大能力。為了滿足鑄件長期在高溫下工作的要求，提高抗氧化能力和抗生長能力，在鑄鐵中應(yīng)加入一定數(shù)量的合金元素。根據(jù)加入元素不同，耐熱鑄鐵分為中硅耐熱鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵和含鉻耐熱鑄鐵。中硅耐熱鑄鐵這是一種常用的耐熱鑄鐵。硅加入鑄鐵中能在鑄件表面形成一層完整而致密的SiO2保護(hù)膜，使鑄鐵在高溫下工作具有很好的抗氧化牲和抗生長能力。中硅耐熱鑄鐵可穩(wěn)定在850℃左右工作。下表耐熱鑄鐵牌號中“RT”表示耐熱鑄鐵，“Q”表示球墨鑄鐵，其余字母為合金元素符號，數(shù)字表示合金元素的平均含量，取整數(shù)值。高鋁耐熱鑄鐵鑄鐵中加入鋁，可使鑄件表層形成一層比SiO2更加致密的Al2O3保護(hù)膜，具有更高的抗氧化性和抗生長能力，因此有較高的耐熱性。常用的高鋁耐熱鑄鐵主要有兩種：含鋁在8%以下(一般在5.5～7.0%)，其組織為含鋁的鐵索體和不均勻分布的石墨，常用于制造在700℃以下工作的零件；含鋁在20～24%的高鋁耐熱鑄鐵，其組織為含鋁鐵素體和少量石墨，這種鑄鐵常溫機械性能不算高，但在高溫時機械性能下降不多，常用于制造在900～950℃高溫條件下工作的零件。