碳钢铸件以什么方式进行结晶？得到什么组织，这一方面决定于含碳量（与状态图有关），另一方面和冷却速度有密切关系。结晶条件不同，结晶方式就不同。当在很大的范围内同时形成结晶核心并且生长时，便形成体积结晶；当冷却速度不太快，过冷度也不大，在结晶潜热放出后随着热量的外传，结晶逐层向内进行时，便形成顺序结晶。

碳钢铸件的断面上一般都存在着表层的细等轴晶带、中心的粗等轴晶带和二者之间的柱状晶带等三个晶带。形成这三个晶带的原因如下：钢液注到型腔中与型腔接触时,表层钢液温度因铸型激冷作用能立即降到熔点之下，出现很大的过冷度。由于冷却速度很快，所以结晶时放出的结晶潜热能很快地传到铸型中，不影响结晶过程的进行。此时在较大的范围内形成大量的结晶核心，同时生长，不受热流方向的影响，以体积结晶方式进行结晶，得到很细的等轴晶组织。在表面层中，同时形成较多的核心，发展成为细等轴晶组织。很细的等轴晶组织和细等轴晶组织称为细等轴晶带，结晶由铸件表面向中心进行，当钢液的冷却速度变慢后，过冷度不大，传热的方向性变得明显，结晶逐以向内进行（即顺序结晶）。这时如果形成核数量不多，而生长速度比较快，冷却速度和生长速度相适应时，容易以树枝晶的主轴单方向（逆热流方向）向内发展。形成柱状晶带。由此再往铸件中心进行结晶，冷却速度慢，铸件中心温度分布非常均匀，结晶时放出的结晶潜热外传很慢，在很宽的范围内形成核，但因过冷度小，形成核数量少，传热方向性不强，以体积结晶方式进行，发展成为粗大的等轴晶带。

低碳钢（指C＜0.25%）结晶间隔小，随着含碳量增加，结晶间隔变宽。在相同冷却条件下，低碳钢和中碳钢铸件断面上三种晶带分布比例不同，低碳钢柱状晶带宽，中心的粗等轴晶带很窄。而中碳钢柱状晶带较窄，中心的粗等轴晶带较宽。

含碳量一定的碳钢铸件随着冷却速度的增加，其凝固区域变窄，常常促使柱状晶带发展。例如，一些砂型浇注的铸件改为用金属型浇注时，断面上容易形成柱状晶就是这个道理。柱状晶的结晶方向性强，结晶逐层进行，有利于钢液补缩和使结晶致密。它的缺点是晶间性能较差。在粗大等轴晶的结晶过程中，随着枝晶的生长，枝晶之间的未凝固液体被隔离开来，形成一个个与外界液体隔绝的封闭的小金属池。这种封闭的钢液凝固时得不到外界液体的补缩在枝晶之间就会形成缩松。理想的是整个铸件断面上全部都是细等轴晶，但这在生产上是很难做到的。