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影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形式、形态、大小和分布。铸铁的发展，主要是围绕如何改变石墨的数量、大小、形状和分布这一中心问题进行的。因此，首先应研究铸铁中石墨的形成过程及其影响因素。铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距为o．142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距为o，340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。 
前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe+C)。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。一般，在铁碳合金的结晶过程中，因为渗碳体的含碳量(6．69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量(2．5％一4．o％)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核易形成，所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。但在扩散时间足够的条件下，或在合金中含有可促进石 墨形成的元素(如硅等)时，在合金中便会直接自液体或奥氏体中析出石墨。实践证明，成分相同的合金在冷却时，冷却速度愈快，析出渗碳体的可能性愈大；冷却速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。