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(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。

 我國汽車用球鐵齒惰輪為典型鑄件，開發(fā)球墨鑄鐵水冷銅合金金屬型鑄造工藝。 主要工藝路線是采用水冷銅型模具，利用水冷帶走金屬型模具熱量，使模具在快速鑄造生產(chǎn)中保持一定恒溫。針對模具應(yīng)具有高熱傳導(dǎo)性、一定的耐磨性和易于加工的要求，在銅合金模具選材上，研究開發(fā)了Cr-Zr-Mg銅合金模具材料，提出Cr-Zr-Mg銅合金成分范圍和機(jī)械性能，并確定其冶金制造工藝流程。 采用WindowsXP操作系統(tǒng)，UG圖形軟件和Foxpro數(shù)據(jù)庫，并利用UG的二次開發(fā)功能開發(fā)應(yīng)用程序，構(gòu)建銅合金模具CAD系統(tǒng)的總體框架，研究型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)方法，以形成適用于銅金屬型模具CAD/CAE技術(shù)。 對金屬型鑄件(鐵型球鐵齒惰輪、銅型球鐵齒惰輪)提出充型凝固過程數(shù)值模擬方法和溫度場模擬數(shù)值計(jì)算，預(yù)測金屬型鑄件缺陷，并完成了金屬型鑄件充型凝固過程測溫和編制實(shí)用.
汽車動力傳遞可鍛鑄鐵件有時(shí)用作汽車的傳動部件，將球鐵應(yīng)用于圓片離合器、分速器箱、后軸和輪殼等的強(qiáng)烈的趨勢。瑞士Sehaffhausen的G.Fiseher鑄造廠在這方面有許多應(yīng)用，他們與設(shè)計(jì)者緊密合作，把鑄鋼件、鍛鋼件以及可鍛鑄鐵件轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚰T鐵件。懸置件現(xiàn)在，鐵經(jīng)常用作懸置部件如簧掛鉤以及制動系統(tǒng)主要件(制動卡鉗)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。汽車工業(yè)是球墨鑄鐵鑄件第二用戶，其數(shù)項(xiàng)多。球鐵應(yīng)用于汽車中的三個(gè)主要地方：動力源一發(fā)動機(jī)部件；動力傳遞一一齒輪系、齒輪和軸套；車物懸置、制動器和轉(zhuǎn)向裝置。動力源曲軸是承受連續(xù)變化的彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切載荷的零件，并且在它的使用壽命內(nèi)，要循環(huán)十億次，汽車設(shè)計(jì)的工程師們早在19152年即在發(fā)現(xiàn)用鎂處理的方法四年之后，就立刻考慮采用球鐵的可能性。福特汽車公司的幾乎所有曲軸都用這種材料來制造。上大多數(shù)汽油機(jī)汽車都裝上球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認(rèn)為是價(jià)值工程的典型例子。