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影響鑄鐵組織和性能的關鍵是碳在鑄鐵中存在的形式、形態、大小和分布。鑄鐵的發展，主要是圍繞如何改變石墨的數量、大小、形狀和分布這一中心問題進行的。因此，首先應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，碳能以化合態的滲碳體和游離狀態的石墨兩種形式存在，游離狀態的石墨容易形成片狀結構。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距為o．142nm，原子間結合力較強；而兩基面間的面間距為o，340nm，因基面間距較大，原子間結合力較弱，故結晶時易形成片狀結構，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價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(如導電性)的原因。
前面我們已討論過化合態的滲碳體，它若加熱到高溫，便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe+C)。所以化合態的滲碳體只是一種亞穩定相，而游離態的石墨則是一種穩定相。一般，在鐵碳合金的結晶過程中，因為滲碳體的含碳量(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％)，析出滲碳體時所需的原子擴散量較小，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。但在擴散時間足夠的條件下，或在合金中含有可促進石 墨形成的元素(如硅等)時，在合金中便會直接自液體或奧氏體中析出石墨。實踐證明，成分相同的合金在冷卻時，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。
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