決定鑄鐵組織和性能的關鍵是碳在鑄鐵中的存在方式、形狀、大小和分布。 鑄鐵的發展主要是圍繞如何改變石墨的數量、尺寸、形狀和分布這一中心問題進行的。 為此，應首先研究鑄鐵中石墨的產生過程及其影響因素。 鑄鐵中產生石墨的過程稱為石墨化。 在鑄鐵中，碳可以兩種形式存在：化合態的氮化物和游離態的石墨，游離態的石墨易形成片狀結構。 這是因為石墨的晶格是簡單的六方晶格，基面內的原子寬度較強，原子間的結合力較強； 而普通九面之間的面寬較大，因為基面寬度較大，原子間鍵合力較弱。 因此結晶時很容易形成片狀結構，硬度、塑性和硬度極低，接近于零，強度僅為3HBS。 另外，碳原子的四個價電子中，只有一個價電子參與電子氣，這也是石墨具有一些微不足道的金屬性質（如導電性）的原因。

我們稍后討論了組合氮化物。 如果加熱到低溫，就會分解為鐵和碳（Fe2C→3Fe。因此，結合氮化物只是亞穩定相，而游離石墨是穩定相。通常，在鐵的結晶過程中，碳合金，由于氮化體的碳含量（69%）比石墨的碳含量（100%）更接近合金成分的碳含量（5%o%），因此所需的原子擴散量氮化物析出少，氮化物晶核容易產生，因此氮化物從合金液或奧氏體中析出，而不是從石墨中析出。 但在擴散時間足夠的條件下，或合金中富含能促進石墨生成的元素（如硅等）時，石墨會直接從合金中的液體或奧氏體中析出。 實踐證明，相同成分的合金冷卻時，冷卻速度越快，淬火體析出的可能性越大； 冷卻速度越慢，石墨析出的可能性越大。

根據我國鐵質量差、硫含量高（沖天爐冶煉）、出鐵溫度低的情況，有必要添加稀土。 鎂是球化劑中的主要元素，稀土一方面可以促進石墨的球化； 另一方面，還要克服硫和雜質元素的影響，保證球化。 稀土防止干擾元素破壞球化。 研究表明，當干擾元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等總量為0.05wt%時，添加0.01wt%（殘留量）稀土即可完全中和干擾，抑制石墨的形成. 我國大部分生鐵富含鈦，部分生鐵含鈦量高達0.2-0.3wt%。 保證石墨良好的球化。 如果在球墨鑄鐵中加入0.02-0.03wt%的Bi，塊狀石墨幾乎完全被破壞； 如果立即加入0.01-0.05wt%的Ce，會恢復原來的球化狀態，因為Bi和Ce生成穩定的化合物。 稀土成核。 20世紀60年代以后的研究表明，含鈰的保溫箱可以減少整個保留期內鐵水中的球的數量，使最終的組織富含更多的石墨球，并且不易白化。 研究還表明，含有稀土的孕育劑可以改善球墨鑄鐵的孕育效果，顯著提高白化和褪色的能力。添加稀土可以增加石墨球數量的原因可以歸結為：稀土可以提供較多的晶核，但其提供的晶核組成與FeSi不同； 稀土可以使原來（存在于鐵水中）失活的晶核能夠長大，導致鐵水中晶核總數的增加

攻絲前應將球化劑和晶種劑加入袋中。 在連續生產過程中，前一爐出鐵后袋子很熱。 過早加入會使其粘在袋底，削弱球化和療效。 為了延遲球化反應時間，提高球化和孕育的療效，應在球化劑和孕育劑前覆蓋一層鐵屑。 球化處理的方法很多，通常采用操作簡便的沖洗法來處理球鐵。 爐前測試球化效果，爐前測試球化效果的優劣，通常采用三角形樣品。 澆鑄三角試樣，冷卻至暗紫色，用水淬火，折斷后觀察斷口。 斷口呈銀黑色、白色，中央疏松，右側凹陷。 同時，破碎時有電石氣味，敲擊聲類似鋼鐵。 球墨鑄鐵的生鐵水應為高碳、低硅、低硫、低磷。 控制硫的濃度是生產球墨鑄鐵的重要條件。

球化和孵化處理。 球化劑的添加量應根據鐵水成分、鑄件壁厚、球化劑成分以及球化過程中的吸收率等因素的分析比較來確定。 通常為1.6%-2.0%。 如果球化劑放置時間較長，應適當添加。 控制球化反應的關鍵是鎂的吸收率。 溫度高，反應劇烈，時間短，鎂燒蝕較多，球化效果差； 溫度低，反應穩定，時間長，吸鎂率高，球化效果好。 因此，在保證足夠的鑄造溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。 球化劑應粉碎成小塊，一般細度為5-25mm，添加到袋底，然后在前面添加硅錳、鐵屑。

保溫處理是球墨鑄鐵生產過程中的重要環節。 除促進石墨化外，避免游離氮化物和白點的出現，并有助于球化，并使石墨顯得更小、更圓整、分布更均勻，從而提高球墨鑄鐵的熱性能。

其他各種鑄鐵。 當底盤連桿采用QT材質時，沖擊值ak達到8-15J/cm2時即可獲得良好的性能。 當F球墨鑄鐵的延伸率達到10-15%時，可在-30-375℃范圍內使用，替代25個鑄件制造中壓球閥。 球墨鑄鐵在一定范圍內可以代替鑄件制造塑性和硬度要求較高的鑄鋼。 7.6.2 球墨鑄鐵的鋼種、性能及應用 球墨鑄鐵疲勞硬度的性能及應用 鑄鐵的疲勞硬度在很大程度上取決于石墨的形態。 球狀的疲勞硬度較高，團塊狀次之，塊狀較低，且鑄鐵的疲勞硬度隨石墨數量的增加而增加。 7.6.2 球墨鑄鐵的鋼種、性能和用途球墨鑄鐵的性能和用途疲勞硬度已知，對于扭轉疲勞硬度要求較高的凸輪采用QT是可行的。

有些耐熱鑄鐵零件在低溫條件下工作，需要具有一定的耐熱性能，如加熱板、爐排、鑄鐵坩堝、鋼錠模等。此類坯料不僅應具有一定的低溫硬度，還具有一定的抗氧化性和抗生長性。 為了滿足毛坯常年在低溫下工作的要求，并提高抗氧化性和抗長大性，應在鑄鐵中添加一定數量的合金元素。 根據添加元素的不同，耐熱鑄鐵分為中硅耐熱鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵和含磷耐熱鑄鐵。 中硅耐熱鑄鐵這是一種常用的耐熱鑄鐵。 鑄鐵中添加硅，可以在鑄鋼表面生成完整致密的SiO2保護膜，使鑄鐵在低溫工作時具有良好的抗氧化和抗生長能力。 中硅耐熱鑄鐵可在850℃左右穩定工作。 下表耐熱鑄鐵鋼號中，“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，數字表示平均濃度合金元素，取整數值。 高鋁耐熱鑄鐵在鑄鐵中添加鋁，可以在工件表面生成一層比SiO2更致密的保護膜，具有較高的抗氧化性和抗生長性，因而具有較高的耐熱性。 常用的高鋁耐熱鑄鐵主要有兩種：含鋁量小于8%（一般為5.5-7.0%），其結構為含鋁鐵鎖體和不均勻分布的石墨。 工作部件； 含鋁20-24%的高鋁耐熱鑄鐵，其組織為含鋁鐵素體和少量石墨，這類鑄鐵在常溫下的機械性能不高，但力學性能不提高低溫下較多，常用來制造在900-950℃高溫條件下工作的零件。

開發適合小型鋼坯結晶器的蠕鐵材料及生產工藝。 比較研究了REMg和YSBM-YSBM-YSBM-A四種蠕化劑對厚大斷面蠕墨鑄鐵組織和性能的影響。 研究結果表明，重稀土潤膚劑（YSBM）具有良好的潤膚效果和美膚能力，經該潤膚劑處理的模擬試塊中心部位潤膚率達到85%，組織均勻度高。試塊較好，延伸率性能達到3.3%，滿足坯模材質的要求。 冷硬鐵能顯著縮短厚大斷面蠕鐵的熔化時間，提高試塊中心蠕變率，并且在相同蠕變率處理條件下，模擬試驗中心部位蠕變率在不添加冷硬鐵的情況下，塊狀由35%提高到55%，破碎石墨數量顯著減少，并獲得均勻分布的蠕蟲狀石墨和細小的碳化物組織。 蠕墨鑄鐵72小時平均氧化增重為3.14g/(m2，明顯高于灰鑄鐵的4.76g/(m2)；在700℃水淬試驗中，平均熱疲勞壽命蠕鐵的蠕變速率為42倍，比灰鐵的蠕變速率低30倍，借助華住CAE模擬優化結果，采用雨淋工藝成功生產出48t毛坯模。坯模附著于鋼錠達到85%，延伸硬度7.5，延伸率7.5%，達到一級水平。420t方坯模優化工藝為上下雙連鑄系統，上連鑄系統為雨淋式，下部澆注系統為兩級底澆式，澆注溫度為1300℃～1320℃。

選擇由石墨和不同碳化物組織組成的灰鑄鐵作為研究材料，根據定量測量標準選擇100×、200×和500×的放大倍數采集金相圖像。 借助數字圖像處理技術，對采集到的金相圖像進行處理，實現灰口鑄鐵的金相分析。 得到以下結果和推論：針對灰鑄鐵金相圖像色溫不均勻的情況，采用空間陰影校正的方式對金相圖像色溫不均勻進行校準； 圖像經過去噪處理，效果良好。