工业生产中的球墨铸铁，按其碳当量大多属于过共晶或接近共晶成分的铸铁，它的一次结晶过程主要是共晶转变。
球墨铸铁的共晶转变是从液相中首批析出石墨球开始的。首批石墨球是在远高出平衡共晶转变温度（1150℃）之上，例如，在1300℃或更高的温度就已形成。
由于球状石墨的生长，在其周围的铁液发生贫碳，逐渐形成一个围绕石墨球的环形（或称壳形）液态贫碳区，由于碳量低，则这个环形区内的铁液的凝固温度就相应升高，因而它处于过冷的状态。在液态时，环形贫碳区就可能转变环绕球状石墨的奥氏体外壳。在一般的冷却条件下，当球状石墨生长到一定的程度时，环形液态贫碳区中同样会形成奥氏体外壳。奥氏体外壳形成的时间与其冷却速度有关。冷却速度越高，结晶速度越快，熔体内的碳越来不及扩散均匀，则环形区的贫碳程度就越大，由此，则奥氏体外壳就越早形成。相反，当冷却速度很慢时，由于熔体的扩散来得及达到平衡，则贫碳区不易发展，奥氏体外壳形成的也就晚，甚至难以形成。
球状石墨的奥氏体外壳一旦形成，石墨球的生长速度就急剧下降。这是因为奥氏体外壳阻碍了碳由熔体向球状石墨的扩散。这就使放出结晶潜热的速度显著减慢，因而使过冷度继续加大，结晶过程在很大程度上要靠更大的过冷度条件下形成新的石墨晶核来推动。因此，球墨铸铁的共晶转变虽然是在不大的过冷度下开始的，但在共晶转变期间，则过冷度不断增大，因而整个凝固过程是在比普通灰铸铁更大的过冷度下才能完成，它所跨越的温度范围也就比普通灰铸铁要宽。表4-3是球墨铸铁与灰铸铁共晶转变温度的对比。由表4-3可以看出，这两种铸铁的共晶转变开始温度相差较少；但其共晶转变终了温度则相差较多，因此，它们的共晶转变温度与终了温度之间的间隔范围相差较大。
表4-3 球墨铸铁与灰铸铁共晶转变温度的对比单位：℃
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图4-6 球墨铸铁共晶从液体生长的各个阶段示意图
由此表明，球墨铸铁的凝固特点是呈粥样凝固。图4-7是球墨铸铁共晶从液体生长的各个阶段 （由a阶段至c阶段）的示意图。
图4-6清楚地表明，由球状石墨与奥氏体壳体组成的共晶体呈粥样漂浮在铁液中，并不断地增多和长大，直至最后凝固结束。
球墨铸铁在一次结晶时呈粥样凝固的特点也反映在冷却曲线上。图4-7示出，灰铸铁的共晶转变是在一个较狭窄的温度范围内进行完毕，其共晶平台的开始与终了转折点比较明显。对于球墨铸铁，由于石墨形核温度较高，但在奥氏体外壳形成后，球状石墨的生长速度急剧下降，因而共晶转变开始以后结晶温度继续下降，过后不久有一个较显著的温度回升，以后又向下倾斜，直至在比灰铸铁更低的温度下共晶转变才结束。因此，球墨铸铁的共晶转变终了点并不明显。图4-7中还示出了蠕虫状石墨的冷却曲线，由于这种石墨兼有球状石墨和片状石墨的特征，因此，它的冷却曲线特征也位于球墨铸铁和灰铸铁之间。
图4-7 从各种石墨形态的试样中测得的冷却曲线
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