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本文通过凝固试验过程中的热分析实验，测定了铸铁合金以及高纯Fe-C-Si合金中加入0.5%Ce在不同熔炼和凝固条件下的凝固组织和凝固曲线。研究了合金在凝固过程中过冷度的变化对石墨生长形态的影响，探讨了石墨结晶时的再辉温差与石墨生长形态间的相互关系，以及液固界面能对石墨生长形态的影响。结果表明：无论球墨铸铁还是灰铸铁合金，在凝固过冷度很小时，石墨皆以片状形态生长；稀土元素Ce促使石墨球化的凝固特征是显著降低了形核温度，但在含有Ce的情况下，若提供一个小的过冷条件，石墨的生长形态将由球状转变为片状，这种转化完全依赖于结晶时过冷度的大小，表明液态合金中加入球化剂并非是石墨球化的充分条件，过冷度的大小是影响石墨生长方式和最终形态的关键因素之一。凝固曲线表明石墨以片状形态生长时的再辉温差大，以球状生长时较小，它反映了石墨以片状生长时的速度高于球状生长时的速度。同时液态合金在石墨(0001)基面上的液固界面能较高，石墨趋于球状形态生长；发生界面反应后在(1010)棱面上的液固界面能低，石墨趋于片状形态生长。文中还利用DSC实验分析在无限缓慢熔化和凝固条件下，即过冷度几乎为零，球状石墨和片状石墨在接近理论熔点附近熔化和结晶时，单位质量球状石墨与片状石墨的潜热差异。结果表明：Fe.3.5%C-3%Si-0.15%Ce球状共晶合金结晶潜热为107.4J/g，Fe.3.5%C-3%Si片状共晶合金结晶潜热为115.5J/g，单位质量片状共晶石墨结晶潜热比球状共晶石墨高；过共晶球墨铸铁中，单位质量初生相片状石墨结晶放出的热与初生相球状石墨熔化时吸收的热的比近乎4：1，说明了片状石墨生长比球状石墨生长速率快，潜热短时集中释放，故单位质量形核长大放出的潜热较球状石墨熔化吸收的热多。通过座滴法重熔研究了0.15%Ce、0.5%Mg、2%RE-Mg以及S和O对合金界面能和石墨生长形态的影响，比较同一试样在不同石墨基板上测得的液固界面能。结果发现，石墨生长成球状，即沿基面的极向生长，反之则沿棱面的极向生长成片状。而石墨总是沿具有较小液固界面能的晶面的极向生长，不同元素在石墨晶面上的吸附情况会改变两个晶面界面能之间的关系，从而改变石墨的生长形态。综合本文实验研究结果表明，结晶时的过冷度才是导致石墨球状生长的主要因素。当凝固温度接近理论熔点时，石墨总是以片状形态生长，随着凝固过冷度的增大，石墨形态有球化的趋势，片状是石墨生长的正常形态。