出于力學性能方面的考慮，灰鑄鐵一般都是亞共晶成分，凝固組織中當然會有初生奧氏體枝晶。在要求鑄鐵具有特殊性能的情況下（如要求熱導率高、減震性能好等），接近共晶、過共晶成分的灰鑄鐵也有應用，但需求量很少。

　　以往，對于灰鑄鐵凝固過程的研究，大都著重于石墨的形成及其特性、共晶團的數(shù)量和共析組織等方面，對初生奧氏體枝晶的作用注意較少。實際上，初生奧氏體枝晶在灰鑄鐵的作用有些像混凝土中的鋼筋，對鑄鐵力學性能的影響并不小。

　　球墨鑄鐵大多數(shù)是共晶或微過共晶成分，按照平衡相圖考慮，是不會有初生奧氏體的，因而，在球墨鑄鐵的研究方面，多著重于石墨和基體組織，對初生奧氏體的探討比灰鑄鐵還要少些。但是，在工業(yè)生產(chǎn)的條件下，球墨鑄鐵的凝固是在非平衡條件下進行的，在共晶轉(zhuǎn)變之前也都有初生奧氏體枝晶析出，其作用也不可忽視。

　　1、初生奧氏體枝晶的析出

　　工業(yè)用的各種鑄鐵，由于在非平衡條件下的凝固，即使碳當量高達4.7％，鑄造組織中仍然有一定量的初生奧氏體，這里，就不同共晶度的鑄鐵作簡單的分析，參見圖3。

a）亞共晶鑄鐵；b）過共晶鑄鐵

　　圖3  亞共晶、過共晶鑄鐵中初生奧氏體的析出

　　（1）亞共晶鑄鐵

　　碳當量為Fe亞的亞共晶鐵液，冷卻到液相線BC以下，就開始析出低碳初生奧氏體枝晶，液相中碳當量隨之沿BC線逐漸增高。

　　冷卻到溫度T1，由于已逐漸析出初生奧氏體枝晶，液相中的碳含量增高到C1。

　　冷卻到共晶溫度TEG，液相中的碳含量為共晶碳含量C，由于并非處于平衡狀態(tài)，而且鐵液中沒有石墨作為共晶奧氏體析出的依托，不可能在此溫度下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

　　冷卻到共晶溫度TEG以下某一溫度T2時，液相中的碳含量已經(jīng)沿BC的延長線增高到C2，為過共晶成分，石墨異質(zhì)生核、結(jié)晶析出。石墨析出后，液相中的碳當量降低到共晶成分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

　　

　　（2）過共晶鑄鐵

　　碳當量為F過的過共晶鐵液，冷卻到CD線以下，開始析出初生石墨，未凝的液相中碳當量沿DC線逐漸降低。

　　冷卻到溫度T1時，由于已逐漸析出初生石墨，液相中的碳當量降低到C1＇，在碳當量仍然高于共晶成分C的條件下，不析出奧氏體。

　　冷卻到共晶溫度TEG，液相中的碳當量為共晶碳含量C，由于并非處于平衡狀態(tài)，不析出奧氏體，也不可能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

冷卻到共晶溫度TEG以下某一溫度T2時，液相中的碳含量已經(jīng)沿DC的延長線降低到C2＇，為亞共晶成分，析出初生奧氏體枝晶。由于初生奧氏體的析出，液相中的碳當量回歸到共晶成分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

　　

　　（3）共晶鑄鐵

　　在非平衡狀態(tài)下，即使是碳當量為共晶成分的鐵液，冷卻到共晶溫度TEG，也不可能立即發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

冷卻到TEG溫度以下，初生奧氏體枝晶生核、析出。由于鐵液中單向性生核，石墨不可能依托奧氏體析出。液相中碳當量提高后，石墨借助于異質(zhì)生核結(jié)晶析出，液相中的碳當量回歸到共晶成分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。

　　2、初生奧氏體枝晶的形態(tài)

　　奧氏體的晶格是面心正立方，直接自鐵液中生核、成長時，只有按原子密排面（111）生長，表面能最小，形成八面體晶體，析出的奧氏體才穩(wěn)定。然后，因為晶體的棱角前沿鐵液中溶質(zhì)的濃度梯度大，易于擴散，棱角的成長速度比平面大，就形成了一次枝晶，又在此基礎上長出二次枝晶，進而長出三次枝晶，因而，通常都稱之為奧氏體枝晶。

　　實際生產(chǎn)中的鑄鐵，由于鐵液中各部位溫度的差異、成分的偏析以及熱流的影響，初生奧氏體枝晶可以成長為柱狀晶，也可以是等軸晶。柱狀晶在鑄型壁上生核，向熱流的反方向長大。等軸晶鐵液中生核，向熱流的方向長大。

　　鑄鐵中的奧氏體枝晶還具有不完整、不對稱的特征，各個枝晶、一個枝的各部位，生長的狀況都有差別。此外，也有在熱流作用下破損、缺失的部位。

　　表述奧氏體枝晶特點的主要參數(shù)是：二次枝晶的間距，枝晶的平均長度，枝晶的數(shù)量和方向性。

　　3、初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響

　　對于灰鑄鐵，初生奧氏體枝晶的數(shù)量是影響力學性能的重要因素，鑄鐵組織中枝晶所占的體積分數(shù)提高，鑄鐵的強度隨之提高，交錯、接搭的枝晶尤為有益。

　　對球墨鑄鐵，初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距，對石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況都有重要的影響。例如：枝晶間距大，枝晶間就可以有較大的石墨球；枝晶間距小，就只能產(chǎn)生小石墨球，因為一部分石墨球是在枝晶間的鐵液中析出的。因此，為了更好地控制球墨鑄鐵的質(zhì)量，控制初生奧氏體的數(shù)量和形態(tài)也是很有必要的。

　　4、對初生奧氏體枝晶的控制

　　影響鑄鐵中初生奧氏體枝晶數(shù)量和形態(tài)的因素很多，如：原鐵液的化學成分、溫度，鐵液在鑄型中的冷卻速度、過冷度，孕育處理的作用等等。

　　鑄鐵的碳當量是影響初生奧氏體枝晶數(shù)量的重要因素。碳當量提高，奧氏體枝晶數(shù)量減少。在碳當量相同的條件下，提高硅碳比（提高硅含量、相應地降低碳含量），初生奧氏體枝晶的數(shù)量顯著增加。

　　原鐵液的溫度、鐵液在高溫下保持的時間、澆注后的冷卻速度、凝固過程中的過冷度等工藝因素，都會影響初生奧氏體的數(shù)量和形態(tài)，但是，在生產(chǎn)條件下，這些參數(shù)往往決定于多種工藝要求，由改變這些參數(shù)來控制初生奧氏體枝晶的自由度不大。

近十多年來，對初生奧氏體枝晶的研究逐漸加強了，孕育處理對初生奧氏體枝晶的影響也日益受到了關注。

　　基于單向性生核的觀點，過共晶鑄鐵中析出的初生石墨，當然可以作為初生奧氏體枝晶析出的異質(zhì)晶核，實際情況也是如此。亞共晶鑄鐵中，加入晶態(tài)石墨粉，應該可以作為奧氏體枝晶析出的異質(zhì)晶核，但是，微細的石墨粉很容易溶于鐵液，其作用很難控制穩(wěn)定。

　　加入純鐵粉，作為奧氏體枝晶析出的均質(zhì)晶核，應該是最有效的，問題是純鐵粉很容易熔入鐵液，難以控制。

　　日本有研究工作表明，鐵液中加入微細的粉狀α-石英或α-方石英，初生奧氏體枝晶都易于生核、析出。

　　目前，鑄造行業(yè)中廣泛應用的孕育處理工藝，大都著眼于影響鑄鐵共晶轉(zhuǎn)變時石墨的生核。如何加以改進，使我們通過孕育處理，既能控制共晶轉(zhuǎn)變，又能控制初生奧氏體的析出，是一項值得認真研究的課題。

　　到目前為止，我們對初生奧氏體的認知還很不夠，控制的自由度當然也就不大。對初生奧氏體研究較少的一個原因是：鑄鐵中，初生奧氏體枝晶和共晶奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變后，用常規(guī)的金相觀察，不易分辨。

　　了解初始凝固的組織，早期采用較廣的方法是液淬，近年來多采用在試樣凝固后自高溫直接等溫淬火的方法。但是，生產(chǎn)企業(yè)所進行的工藝研究工作，大都不便采用這兩種方法。大連理工大學周繼揚教授提出的“彩色金相技術(shù)”，可以用常規(guī)的金相手段顯示鑄鐵的凝固組織，對于研究初生奧氏體枝晶，可能是非常適用的。