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(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?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(shí)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。

含鉻耐熱鑄鐵鉻的抗氧化和抗長大的作用很強(qiáng)，鉻加入鑄鐵中能在鑄件表層形成牢固的Cr203。保護(hù)膜，使鑄件有很高的耐熱性。由于我國鉻資源少，而且需要加入的鉻量太多，限制了這種鑄鐵的推廣使用。另外還可以將兩種或兩種以上元素按一定配比加入鑄鐵中，也能夠收到很好的耐熱效果。如含硅4.5%、鋁6～8%的耐熱鑄鐵可以穩(wěn)定在1000~1100℃工作。
耐蝕鑄鐵在工業(yè)生產(chǎn)的各部門中，許多零件要求有較好的抗腐蝕破壞的能力。所謂腐蝕，就是金屬表面受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用兩被破壞的過程。金屬材料的腐蝕主要有兩種形式：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。一般說，化學(xué)腐蝕危害較小，而電化學(xué)腐蝕危害性很大。為了提高鑄鐵的耐腐蝕性，主要是加入合金元素而得到有利的組織和形成良好的保護(hù)膜。耐蝕鑄鐵的種類很多，主要有以下幾種：高硅耐蝕鑄鐵鑄鐵中加入硅在14.5%以下時，耐蝕性很差，而在14.5%以上時，耐蝕性火大提高，但超過18%以后則耐腐蝕性不再明顯提高，且脆性增加。故高硅耐蝕鑄鐵含硅量一般在14~18%范圍內(nèi)。高硅耐蝕鑄鐵由于形成了堅固致密的SiO2保護(hù)膜，在含氧酸(如硫酸、等)中具有良好的耐蝕性；但在和堿液(如NaOH)中，由于SiO2膜被破壞，引起腐蝕加劇。所以高硅耐蝕鑄鐵多用于制造化工用的耐酸泵體、管件等。含鋁耐蝕鑄鐵鋁加入鑄鐵中也能形成氧化保護(hù)膜，因此含鋁耐蝕鑄鐵可在氧化氣氛中工作，也可作為耐堿鑄鐵。其含鍋量為4～6%，其余成分同中鋁耐熱鑄鐵。高鉻耐蝕鑄鐵鉻在鑄鐵中可以提高組織的致密性，在鑄鐵的表層形成一層保護(hù)膜，能提高鑄鐵的耐蝕性。當(dāng)鉻含量為12～30%時，可使鑄鐵在酸、堿、鹽等許多介員中具有很高的耐蝕性，但是在中因保護(hù)膜破壞而不能耐蝕