乌兰球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产，而且各个时期都有代表性的产品或者技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面（轻量化、近终型）球墨铸铁。如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等。

球墨铸铁是铁液加入球化剂和孕育剂处理得到的，石墨大部分或者全部呈球状形态的铸铁。与灰铸铁比较，球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的切割作用最小，因此具有比灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性。球墨铸铁可有效地利用基体强度的 70%~80%（灰铸铁一般只能利用基体强度的 30%）。同其他铸铁相比，球墨铸铁不仅抗拉强度高，而且屈服强度也很高，屈强比达到 0.7~0.8，比钢高很多（普通钢为 0.35~0.5）。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348—2009《球墨铸铁件》中将球墨铸铁分为14种，见表4-3。牌号中“QT”是“球铁”汉语拼音字首字母大写，后面两组数字分别表示更低抗拉强度和最小伸长率。球墨铸铁的化学成分和灰铸铁相比，碳、硅含量高，锰、硫含量要求严格控制。球墨铸铁需要加入球化剂和 孕育剂处理得到。

球墨铸铁的缺点是铸造性能低于普通灰铸铁，对铸铁的化学成分要求高，减振性不如灰铸铁好。

球墨铸铁的基本组织由石墨和金属基体构成，与灰铸铁相比，主要是石墨形态的不同，基体组织无大的差别。在光学显微镜中，用明场非偏振光观察，石墨为均匀一致的浅灰色，有些方向发暗，有些向发亮；用暗场非偏振光观察，边缘有一亮圈，呈各向异性，可看到明暗相交的十字石墨形态是指单颗石墨的形状，根据石墨的面积率划分为五种：球状、团状、开花状、蠕虫状、片状等几类。其中，更具代表性的形态是球状。在光学显微镜下观察球状石墨。低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。未经腐蚀的球墨铸铁，球状石墨形态圆整，在正交偏振光显示下呈各向异性的十字特征，以辐射形式从中心向周围生长，部分石墨球边沿为圆形，部分为多边形。石墨的形

态不同，对金属基体连续性的割裂程度不同，直接影响到铸铁的性能。在球墨铸铁中，实际存在的石墨形态往往不仅是一种。当球化不好时，在一个视场下同时存在球状、团状、絮状、蠕虫状组织。图4-87~图4-89所示为球墨铸铁球化不良或球化衰退时出现的石墨球开花的形态，分别有轻度、中度和重度开花等形态。

球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大；②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。此时，球墨是在奥氏体壳包围下长大的。虽然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段迟缓，但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁共晶结晶是一种变态共晶，即球墨和奥氏体均可在单独、互不依存的情况下长大。

石墨球的数量是衡量球墨铸铁质量的一项重要指标。只注意球化率，忽视石墨球数，是不全面的。原因在于：①石墨球数增加，球径减小，球墨圆整度提高，分布也趋于均匀；②用石墨球数来评价球墨铸铁的孕育效果，是一种有效、直观的方法；③球墨铸铁中的球数基本上反映了共晶团数；④在薄壁铸件中，铸态是否出现渗碳体，主要取决于石墨球数。国标GB/T 9441—2009《球墨铸铁金相检验》将石墨大小分为六级，见表4-5。由表可见，石墨球径和石墨球树枝晶的对应关系较好，而石墨大小和石墨球数之间的对应关系则较差。

同灰铸铁一样，常见的球墨铸铁基体有铁素体基体、铁素体 + 珠光体基体、珠光体基体三种形式。不同在于经过球化处理，与普通灰铸铁比较，球墨铸铁在铸态时往往形成牛眼状的组织，石墨的周围是铁素体，其余为珠光体。这是由于球墨铸铁一次结晶终了时，石墨球周围全部环绕着奥氏体，在邻近石墨球的奥氏体中，碳易于向球墨上扩散和沉积，而且石墨和铁素体晶格的某些界面间又存在原子排列的对应关系。因此共析转变时，球墨周围的奥氏体首先析出铁素体和石墨碳，形成包围石墨球的铁素体环。如果共析转变始终按析出铁素体和石墨的方式进行，则铁素体环逐渐增厚，最后连成一片，在铸态就能得到以铁素体为基体的球墨铸铁。而在远离石墨球的奥氏体中，所析出的石墨要沉积到石墨球上，则必须通过铁素体，因扩散距离长，就比较困难。而在固态中又没有足够的形核长大的条件，加上一次结晶时元素偏析的影响，于是在一定的冷却条件下，离石墨球较远处的奥氏体转变为珠光体，形成牛眼状铁素体组织。

生产中，在保证球化的前提下，采取控制低的球化剂残留量，降低锰含量，适当地提高硅含量，强化孕育，细化石墨球等措施可以使球墨铸铁共析转变始终按析出铁素体和石墨的方式进行，得到铸态铁素体为基体的高韧性球墨铸铁。当需要获得以珠光体为基体的球墨铸铁时，可以加入适量的铜、锡等合金元素。这些元素在共析温度以上能起到促进石墨化的作用，但在共析转变中却阻碍石墨化，因而可以不增加球墨铸铁的白口倾向而提高金属基体内珠光体的比例，获得铸态珠光体的球墨铸铁。