鑄鐵中的碳原子以石墨形式析出的過程稱為石墨化。鑄鐵的石墨化可以按照Fe-G相圖，由液態(tài)和固態(tài)中直接生成石墨；也可以按照Fe-Fe3C相圖結(jié)晶出滲碳體，隨后滲碳體在一定條件下分解出石墨。

現(xiàn)以過共晶合金的鐵液為例，當(dāng)它以極緩慢的速度冷卻，并全部按Fe-G相圖進行結(jié)晶時，鑄鐵的石墨化過程可分為以下三個階段。

第一階段石墨化。是指從過共晶鐵液中析出一次石墨和在共晶轉(zhuǎn)變時析出共晶石墨，以及由一次滲碳體及共晶滲碳體在高溫下分解析出石墨的過程。

第二階段石墨化。從共晶結(jié)晶至共析結(jié)晶階段，稱二次結(jié)晶階段。包括奧氏體沿E′S′線冷卻時析出二次石墨和共析成分奧氏體在共析轉(zhuǎn)變時形成的共析石墨以及二次滲碳體、共析滲碳體（珠光體中的）在共析溫度附近及以下溫度分解而析出的石墨。第二階段石墨化形成的石墨大多優(yōu)先附加在已有石墨片上。

第三階段石墨化。冷卻至738℃，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變析出的共析石墨。當(dāng)石墨化溫度較低時，原子的擴散比較困難，因而鑄鐵石墨化較難進行，顯然，第二階段石墨化是比較難以進行的。按第二階段石墨化進行程度的不同，鑄鐵將獲得三種不同的基體組織，即珠光體基體、珠光體與鐵素體基體以及鐵素體基體。鑄鐵的組織與石墨化過程及其進行的程度密切相關(guān)。鑄鐵的一次結(jié)晶過程決定了石墨的形態(tài)，二次結(jié)晶過程決定了基體組織。

如果第一階段石墨化進行得完全就得到灰鑄鐵；如果第一階段石墨化進行得不完全，組織中除石墨之外還會有萊氏體或游離滲碳體，就得到麻口鑄鐵；要是第一階段石墨化完全被抑制（激冷）則得到白口鑄鐵。如果第一階段石墨化和第二階段石墨化都充分進行，就得到鐵素體灰鑄鐵；如果第一階段石墨化進行完全而第二階段石墨化完全被抑制，就得到珠光體灰鑄鐵；如果第一階段石墨化進行得完全，第二階段石墨化進行不完全，就得到珠光體加鐵素體灰鑄鐵。在第三階段，共析滲碳體分解而析出石墨。