决定铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中的存在方式、形状、大小和分布。 铸铁的发展主要是围绕如何改变石墨的数量、尺寸、形状和分布这一中心问题进行的。 为此，应首先研究铸铁中石墨的产生过程及其影响因素。 铸铁中产生石墨的过程称为石墨化。 在铸铁中，碳可以两种形式存在：化合态的氮化物和游离态的石墨，游离态的石墨易形成片状结构。 这是因为石墨的晶格是简单的六方晶格，基面内的原子宽度较强，原子间的结合力较强； 而普通九面之间的面宽较大，因为基面宽度较大，原子间键合力较弱。 因此结晶时很容易形成片状结构，硬度、塑性和硬度极低，接近于零，强度仅为3HBS。 另外，碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参与电子气，这也是石墨具有一些微不足道的金属性质（如导电性）的原因。
我们稍后讨论了组合氮化物。 如果加热到低温，就会分解为铁和碳（Fe2C→3Fe。因此，结合氮化物只是亚稳定相，而游离石墨是稳定相。通常，在铁的结晶过程中，碳合金，由于氮化体的碳含量（69%）比石墨的碳含量（100%）更接近合金成分的碳含量（5%o%），因此所需的原子扩散量氮化物析出少，氮化物晶核容易产生，因此氮化物从合金液或奥氏体中析出，而不是从石墨中析出。 但在扩散时间足够的条件下，或合金中富含能促进石墨生成的元素（如硅等）时，石墨会直接从合金中的液体或奥氏体中析出。 实践证明，相同成分的合金冷却时，冷却速度越快，淬火体析出的可能性越大； 冷却速度越慢，石墨析出的可能性越大。
根据我国铁质量差、硫含量高（冲天炉冶炼）、出铁温度低的情况，有必要添加稀土。 镁是球化剂中的主要元素，稀土一方面可以促进石墨的球化； 另一方面，还要克服硫和杂质元素的影响，保证球化。 稀土防止干扰元素破坏球化。 研究表明，当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为0.05wt%时，添加0.01wt%（残留量）稀土即可完全中和干扰，抑制石墨的形成. 我国大部分生铁富含钛，部分生铁含钛量高达0.2-0.3wt%。 保证石墨良好的球化。 如果在球墨铸铁中加入0.02-0.03wt%的Bi，块状石墨几乎完全被破坏； 如果立即加入0.01-0.05wt%的Ce，会恢复原来的球化状态，因为Bi和Ce生成稳定的化合物。 稀土成核。 20世纪60年代以后的研究表明，含铈的保温箱可以减少整个保留期内铁水中的球的数量，使最终的组织富含更多的石墨球，并且不易白化。 研究还表明，含有稀土的孕育剂可以改善球墨铸铁的孕育效果，显着提高白化和褪色的能力。添加稀土可以增加石墨球数量的原因可以归结为：稀土可以提供较多的晶核，但其提供的晶核组成与FeSi不同； 稀土可以使原来（存在于铁水中）失活的晶核能够长大，导致铁水中晶核总数的增加
攻丝前应将球化剂和晶种剂加入袋中。 在连续生产过程中，前一炉出铁后袋子很热。 过早加入会使其粘在袋底，削弱球化和疗效。 为了延迟球化反应时间，提高球化和孕育的疗效，应在球化剂和孕育剂前覆盖一层铁屑。 球化处理的方法很多，通常采用操作简便的冲洗法来处理球铁。 炉前测试球化效果，炉前测试球化效果的优劣，通常采用三角形样品。 浇铸三角试样，冷却至暗紫色，用水淬火，折断后观察断口。 断口呈银黑色、白色，中央疏松，右侧凹陷。 同时，破碎时有电石气味，敲击声类似钢铁。 球墨铸铁的生铁水应为高碳、低硅、低硫、低磷。 控制硫的浓度是生产球墨铸铁的重要条件。
球化和孵化处理。 球化剂的添加量应根据铁水成分、铸件壁厚、球化剂成分以及球化过程中的吸收率等因素的分析比较来确定。 通常为1.6%-2.0%。 如果球化剂放置时间较长，应适当添加。 控制球化反应的关键是镁的吸收率。 温度高，反应剧烈，时间短，镁烧蚀较多，球化效果差； 温度低，反应稳定，时间长，吸镁率高，球化效果好。 因此，在保证足够的铸造温度的前提下，宜尽可能降低球化处理温度，控制在1420～1450℃。 球化剂应粉碎成小块，一般细度为5-25mm，添加到袋底，然后在前面添加硅锰、铁屑。
保温处理是球墨铸铁生产过程中的重要环节。 除促进石墨化外，避免游离氮化物和白点的出现，并有助于球化，并使石墨显得更小、更圆整、分布更均匀，从而提高球墨铸铁的热性能。
其他各种铸铁。 当底盘连杆采用QT材质时，冲击值ak达到8-15J/cm2时即可获得良好的性能。 当F球墨铸铁的延伸率达到10-15%时，可在-30-375℃范围内使用，替代25个铸件制造中压球阀。 球墨铸铁在一定范围内可以代替铸件制造塑性和硬度要求较高的铸钢。 7.6.2 球墨铸铁的钢种、性能及应用 球墨铸铁疲劳硬度的性能及应用 铸铁的疲劳硬度在很大程度上取决于石墨的形态。 球状的疲劳硬度较高，团块状次之，块状较低，且铸铁的疲劳硬度随石墨数量的增加而增加。 7.6.2 球墨铸铁的钢种、性能和用途球墨铸铁的性能和用途疲劳硬度已知，对于扭转疲劳硬度要求较高的凸轮采用QT是可行的。
有些耐热铸铁零件在低温条件下工作，需要具有一定的耐热性能，如加热板、炉排、铸铁坩埚、钢锭模等。此类坯料不仅应具有一定的低温硬度，还具有一定的抗氧化性和抗生长性。 为了满足毛坯常年在低温下工作的要求，并提高抗氧化性和抗长大性，应在铸铁中添加一定数量的合金元素。 根据添加元素的不同，耐热铸铁分为中硅耐热铸铁、高铝耐热铸铁和含磷耐热铸铁。 中硅耐热铸铁这是一种常用的耐热铸铁。 铸铁中添加硅，可以在铸钢表面生成完整致密的SiO2保护膜，使铸铁在低温工作时具有良好的抗氧化和抗生长能力。 中硅耐热铸铁可在850℃左右稳定工作。 下表耐热铸铁钢号中，“RT”表示耐热铸铁，“Q”表示球墨铸铁，其余字母为合金元素符号，数字表示平均浓度合金元素，取整数值。 高铝耐热铸铁在铸铁中添加铝，可以在工件表面生成一层比SiO2更致密的保护膜，具有较高的抗氧化性和抗生长性，因而具有较高的耐热性。 常用的高铝耐热铸铁主要有两种：含铝量小于8%（一般为5.5-7.0%），其结构为含铝铁锁体和不均匀分布的石墨。 工作部件； 含铝20-24%的高铝耐热铸铁，其组织为含铝铁素体和少量石墨，这类铸铁在常温下的机械性能不高，但力学性能不提高低温下较多，常用来制造在900-950℃高温条件下工作的零件。
开发适合小型钢坯结晶器的蠕铁材料及生产工艺。 比较研究了REMg和YSBM-YSBM-YSBM-A四种蠕化剂对厚大断面蠕墨铸铁组织和性能的影响。 研究结果表明，重稀土润肤剂（YSBM）具有良好的润肤效果和美肤能力，经该润肤剂处理的模拟试块中心部位润肤率达到85%，组织均匀度高。试块较好，延伸率性能达到3.3%，满足坯模材质的要求。 冷硬铁能显着缩短厚大断面蠕铁的熔化时间，提高试块中心蠕变率，并且在相同蠕变率处理条件下，模拟试验中心部位蠕变率在不添加冷硬铁的情况下，块状由35%提高到55%，破碎石墨数量显着减少，并获得均匀分布的蠕虫状石墨和细小的碳化物组织。 蠕墨铸铁72小时平均氧化增重为3.14g/(m2，明显高于灰铸铁的4.76g/(m2)；在700℃水淬试验中，平均热疲劳寿命蠕铁的蠕变速率为42倍，比灰铁的蠕变速率低30倍，借助华住CAE模拟优化结果，采用雨淋工艺成功生产出48t毛坯模。坯模附着于钢锭达到85%，延伸硬度7.5，延伸率7.5%，达到一级水平。420t方坯模优化工艺为上下双连铸系统，上连铸系统为雨淋式，下部浇注系统为两级底浇式，浇注温度为1300℃～1320℃。
选择由石墨和不同碳化物组织组成的灰铸铁作为研究材料，根据定量测量标准选择100×、200×和500×的放大倍数采集金相图像。 借助数字图像处理技术，对采集到的金相图像进行处理，实现灰口铸铁的金相分析。 得到以下结果和推论：针对灰铸铁金相图像色温不均匀的情况，采用空间阴影校正的方式对金相图像色温不均匀进行校准； 图像经过去噪处理，效果良好。
