气泡理论自20世纪50年代初期被提出以后，在试验工作上一直未取得重大进展，以致多年来认为这种假说要销声匿迹了，但是到了70年代由于一系列的试验工作，主要是日本张博等人的工作，提出了许多试验结果，支持了气泡理论，并给予了新的解释。
张博等人用硫、硒或碲在1450℃处理Fe—C合金，得到了球墨铸铁，此时处理的温度都超过了他们各自的沸点。结果，除了气泡理论以外，再没有其他的理论能够解释硫、硒、碲对形成球状石墨的作用。据认为是由于下列原因，使石墨沉淀析出到气泡中而形成球状石墨的：
（1）加入硫、硒、碲这些元素以后，均在铁液中发现有沸腾的蒸气。
（2）除了在基体组织中发现有球状石墨以外，在球形的气泡中也发现有空腔的石墨球。
（3）随着保温时间的延长（使得这些元素损失），石墨球数量减少，这看来主要是由于气泡飘浮到铁液表面所致。
（4）在石墨里面没有检测出这些元素（S、Se、Te）的化合物，并且在石墨球里面的硫、硒浓度要比基体组织的少，只是碲比基体中有少许增多。
关于镁与硫对形成球状石墨的作用，张博等人还进行了这样的试验，当在氩气下（其压力要比镁的平衡蒸气压高得多）用镁处理球墨铸铁时，则不能得到球状石墨，尽管此时含镁量足够。随着把氩气压力减少，则又可观察到有石墨球形成，硫在铁液中有气泡、硫化物、溶于铁液中三种存在形式。单加硫可得到球状石墨，因而只能用硫气泡形成球状石墨来解释。
张博等人还在铸铁中分别加入Ce、Y、La、Ti、Zr等，发现均能使石墨球化。这些元素都有在室温吸收大量氢气的能力，并且当温度升高时又把这些氢气释放出来。根据试验得出如下结论：
（1）石墨球化程度主要取决于Ce、Y、La、Ti、Zr所吸收的氢气量。
（2）当把含有大量氢气的Ce、Y、La加入到铁液中时，则有10μm大小的氢气泡被释放出来。
（3）加入所谓的反球化元素，如Ti、Zr（这些元素已经吸收了大量的氢气），则也导致形成球状石墨。
（4）加入Ce、Y、La、Ti、Zr可使石墨球化，这主要是碳原子沉淀析出到氢气泡中，而这些元素本身并没有球化作用，或者还具有反球化作用。
图15-3 从气泡界面向球心石墨生长的模型(www.xing528.com)
张博的气泡理论模型见图15-3。由于加镁或其他元素以后，使铁液中出现大量的尺寸适合的气泡，石墨优先在气—液界面上结晶，因为在相界面上析出石墨所需的生核能最小。同时，那里的碳原子的浓度梯度大，又不需要别的原子扩散，特别是铁原子扩散到界面上。这样便在气泡表面形成石墨微粒，沿基面生长，覆盖气泡表面，成长的端部互相衔接，形成界面。碳原子不断由铁液进入气泡，使气—液相界面的平面晶向着心部挤压，在气泡内逐层向中心生长，最后充满气泡形成球状石墨。如果凝固时间短，来不及充满气泡，便形成空心程度不同的中空石墨球；如果凝固时间过长，由于越出气泡的界限发生离心生长，则石墨畸变。
气泡理论可以解释如下的现象：
（1）在压力加镁时，压力过高会使石墨不球化。
（2）在铁液中加入一定数量的铋、铅，可得到部分球状石墨。
（3）向铁液中吹入气体N2、CO2、Ar、Cl2 等，可使石墨部分球化。
（4）当球墨铸铁凝固速度缓慢时，造成石墨畸变，这是因为随着时间的推移，气泡量减少所致。
但是，气泡理论还不能解释如下的问题：
（1）球状石墨的多面体外形轮廓。
（2）非自生晶核的存在。
（3）球状石墨在基面和棱面上界面能的改变。
（4）反球化元素的严格限量。
（5）在大量的生产实践中，很难发现有中空的石墨球。
（6）各种形态畸变石墨的形成。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
