在铸态下球墨铸钢的基体组织为片状光体或索氏体组织。在扫描电镜下观察到明显的片层状珠光体组织，片状珠光体的片距为150nm~450。球墨铸钢第二相组织除球状石墨外，铸造检测仪器还有少量的碳化物，通常碳化物量随Cr、Mn含量增加而曾加。
退火后基体组织为层光片状光体+索氏体，部分层光状珠光体为粒状珠光体。粒状珠光体的比例受退火工艺的影响，不同成分的试样粒状珠光体比例也不同。铸造检测仪器含铬等碳化物析出元素较高的试样，粒状珠光体比例较大。退火使球化效果进一步提高，同时基体得到细化，细小弥散分布的碳化物析出更多，铬含量较高的成分，退火后有碳化物聚集长大现象。
研究表明，含铬球墨铸钢试样经过正火后，原来的片状珠光体大部分转变为粒状球光体，大量细小弥散的碳化物析出，出现了碳化物球化现象。这一有益及异常现象的发现，铸造检测仪器对提高球墨铸钢综合力学性能极有益。球化效果提高，基体组织的细化和碳化物的球化对塑性、冲击韧性的提高有益。