铸铁通常是指W_c为2%-4%的Fe-C-Si三元合金，并且还含有较多的硅、锰、硫、磷等元素。铸铁有良好的减振、减摩作用，良好的铸造性能及切削加工性能，且价格低。在般机械中，铸铁件约占机器总质量的40%-70%，在机床和重型机械中甚至高达80%-90%。近年来铸铁组织进一步改善，热处理对基体的强化作用也更明显，铸铁日益成为一种物美价廉、应用更加广泛的结构材料。

在铁碳合金中，碳可能以两种形式存在，即化合状态的渗碳体(Fe₃C)和游离状态的石墨(常用G来表示)。渗碳体在高温下进行长时间加热便会分解为为铁和石墨(Fe₃C→Fe+G)。可见，渗碳体并不是一种稳定的相，而是一种亚稳定的相；石墨才是一种稳定的相。在铁碳合金的结晶过程中，从液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨，这主要是因为渗碳体的碳的质量分数(6.69%)较之石墨的碳的质量分数(≈100%)更接近合金成分的碳的质量分数(2.5%-4.0%)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核形成较易。但在极其缓慢冷却(即提供足够的扩散时间)的条件下，或在合金中含有可促进石墨形成的元素(如Si等)时，在铁碳合金的结晶过程中，便会直接自液体或奥氏体中析出稳定的石墨相。因此，对铁碳合金的结晶过程来说，实际上存在两种相图，如图1所示，图中实线部分为亚稳定的FeFe₃C相图，虚线部分是稳定的Fe-G相图。视具体合金的结晶条件不同，铁碳合金可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶。

影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形态大小及分布。铸铁的发展，主要是围绕如何改变石墨的数量，大小、形状和分布这一核心问题进行的。铸铁的石墨化就是铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程。一般认为石墨既可以由液体铁水中析出，也可以自奥氏体中析出，还可以由渗碳体分解得到。 

按Fe-C系相图进行结晶，铸铁冷却时的石墨化过程包括：从液体中析出一次石墨；由共晶反应而生成共晶石墨；由奥氏体中析出二次石墨；由共析反应而生成共析石墨。铸铁加热时的石墨化过程：亚稳定的渗碳体，当在比较高的温度下长时间加热时，会发生分解，产生石墨化，即：

Fe₃C→Fe+G

加热温度越高，分解速度相对就越快。

无论是冷却还是加热时的石墨化过程，凡是发生在P'S'K'线以上，统称为第一阶段石墨化；凡是发生在P'S'K'线以下，统称为第二阶段石墨化。