一次结晶决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布，二次结晶决定了铸铁的基体组织。因此。要控制铸铁的组织，就必须控制这两个结晶过程。 3 铸铁的石墨化
一，铸铁的石墨化过程
铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形应的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。 根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：
第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。 中间阶段，即共晶转变亚共析转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。
第三阶段，即共折转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。
铸铁石墨化过程进行的程度与铸铁组织的关系概括于表中
二、影响铸铁石墨化的因素
铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。 1.化学成分的影响
各元素对待铁石墨化的影响可定性地列于表中。
各元素对石墨形状、分布的影响定性地列于表中。
由表可见，恃铁中常见的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是强烈促进石墨化的元素，S是强烈阻碍石墨化的元素。实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂。其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关 ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含量极低(如B、Ce<0.01%，T<0.08%)时，它们又表现出有促进石墨化的作用。 2.冷却速度的影响
一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分进行石墨化；反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变，最终获得白口铁。尤其是在共析阶段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子扩散困难，所以通常情况下，共析阶段的石墨化难以充分进行。 铸铁的冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、造型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关。而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同。 提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促进了第一阶段的石墨化，也促进了第二阶段的石墨化。因此，提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析转变。
3.铸铁的过热和高温静置的影响
在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，延长高温静置的时间，都会导致铸铁中的石墨基作组织的细化，使铸铁强度提高。进一步提高过热度，铸铁的成核能力下降，因而使石墨形态变差，甚至出现自由渗碳体，使强度反而下降，因而存在一个‘临界温度’。临界温度的高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度一般认为普通灰铸铁的临界温度约在1500-1550℃左右，所以总希望出铁温度高些。 4 灰铸铁
灰铸铁是一种断面是灰色，碳主要以片状石墨形式出现，是应用最为广泛的一种铸铁。灰铸铁的铸造性能、切削性、耐磨性和吸震性都优于其它各类铸铁，而且生产方便、品率高、成本低。因此，在工农业生产中友铸铁获得广泛应用，在各类铸铁的总产量中点80%以上。
一，灰铸铁的牌号、化学成分反显微组织
根据发铸铁分类国家标准 GB 9439一88，我国灰铸铁的牌号分为六级。 “HT”表示灰铁二字汉语拼音的第一个大写字母，其后数字表示抗拉强度。发铸铁的化学成分见表。
灰铸铁的显微组织是由片状石墨和金属基体所组成的。金属基体按共析阶段石墨化进行的程度不同可分为铁素体、铁素体-珠光体作和珠光体三种。相应有三种不同基体组织的灰铸铁 ，它们的显微组织分别如图所示。
普通灰铸铁的金属基体以珠光作为主，并合有少量铁素体；高强度铸铁主要是珠光作基体，属于铁素体基体的主要是高硅铸铁。 二、灰铸铁的性能和用途
灰铸铁的性能与其他学成分和组织有密切的联系。 1.优良的铸造性能
由于灰铸铁的化学成分接近共晶点，所以铁水流动性好，可以铸造非常复杂的零件。另外，由于石墨比容较大，使铸件凝固时的收缩量减少，可简化工艺，减轻铸件的应力并可得到致密的组织。 2，优良的耐磨性和消震性
石墨本身具有润滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性。此外，由于铸件中带有硬度很高的磷共晶，又能使抗磨能力进一步提高，这对于制备活塞环、气缸套等受摩擦零件具有重要意义。
石墨可以阻止后动的传播，灰铸铁的消振能力是钢的10倍，常用来制作承受振动的机床底座。 3.较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能
灰铸铁中由于石墨的存在，相当于存在很多小的缺口时表面的缺陷、缺口等几乎没有敏感性，因此，表面的缺陷对铸铁的疲劳强度影响较小 ，但其疲劳强度比钢要低。由于灰铸铁中的石墨可以起断屑作用和对刀具的润滑起减障作用，所以其可切削加工性是优良的。 4.灰铸铁的机械性能
灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性及弹性模量都低于碳素锈钢，如表所示。灰铸铁的抗压强度和硬度主要取决于基体组织。灰铸铁的抗压强度一般比抗拉强度高出三四倍 ，这是灰铸铁的一种特性。因此，与其把灰铸铁用作抗拉零件还不如做耐压零件更适合。这就是广泛用作机床床身和支柱受耐压零件的原因。
5 提高铸铁性能的途径
一、铸铁石墨细伦强化--孕育处理
为了细化灰铸铁的组织，提高铸铁的机械性能，并使其均匀一致。通常在浇注前往铁水中加和少量强烈促进石墨化的物质 ，即孕育剂)进行处理，这一处理过程称为孕育处理。经过孕育处理的灰铸铁称孕育铸铁。
常用的孕育剂有硅铁、硅钙、稀土合金等，其中最常用的是含有75%Si的铁合金。孕育剂的加入量大致在0.2%～0.5%，应视铸件厚薄而定。孕育剂的作用是促使石墨自发形核 ，因而孕育铸铁的金相组织是在细密的珠光体基体上，均匀分布细小的石墨，其抗拉强度可达300-400 MPa，硬度可达HB170-270，αk可达3～8 J／cm2、延伸率达0.5%左右 ，都比普通灰铸铁高。 二、铸铁的石墨球化强化--球化处理 1.球墨铸铁的生产
石墨呈球状的铸铁称为球墨铸铁，简称球铁。球铁是用灰口成分的铁水经球化处理和孕育处理两制得的。
2、球铁的组织和性能特点
球墨铸铁中的石墨呈球状，它对基体的破坏作用小，基体强度利用率可达70%－90%。另外。球铁可通过热处理充分发挥基体的性能潜力，所以球铁具有较好的机械性能。抗拉强度最高可达150x107N/m2，延伸率可达25%。另外，它的屈强比 很高，αk可达8-15J／cm2。 3.球墨铸铁的牌号，化学成分和用途
根据国家标准 [GB］348－88规定，球铁分为八个牌号，牌号中“QT”是球铁二字汉语拼音的字头，其后二级数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。表 中列出了球铁的化学成分和力学性能。