石墨形核的条件

石墨的形核分均质形核及异质形核。

均质形核是依靠铁液中大量起伏不定的(C6)n碳原子微观集团，转化为与石墨相同的晶体结构，形成晶胚，完成成核过程。只有当铁液达到足够的过冷度时，一定尺寸的晶胚才能转化为稳定的晶核。

尽管这些微团的本质还不太清楚，但它确实存在。(C6)n微观集团在铁液中经常处于不稳定状态，与富碳区形成动态平衡。当铁液达到足够大的过冷度(约200～230℃)时，较小尺寸的(C6)n微观集团才能稳定的成为晶核存在。在一般条件下，如此大的过冷是不容易形成的，所以，石墨的形核主要是异质形核。

异质形核指碳原子优先依附于已有质点(基底)的表面进行成核。在铸铁溶液中存在大量的外来质点，例如在1cm3铁液中，仅氧化物质点数量可达500万个。但并不意味着所有外来质点都能成为石墨核心，成为石墨形核基底的外来质点应具备两个条件：

1.  符合一定的晶格匹配关系  外来质点(夹杂物)基底某晶面与石墨的晶格参数、位相应存在一定的对应关系。代表这种晶格匹配关系的特征参数是平面失配度δ。

根据Bramfitt平面晶对应模型，晶格平面失配度的数学表达式为

式中-异质晶核沿[UVW]的原子间距离，UVW为异质晶核(hkl)的低次晶向指数；

-石墨沿[UVW]的原子间距离，UVW为石墨(hkl)的低次晶向指数；

α-异质晶核与石墨在[UVW]方向的夹角。

两种物质的失配度δ越小，它们之间的形核能力越强，一般关系为

δ<6％                  形核能力最强

δ=6％～12％     有形核能力

δ>12％                形核能力微弱

一些物质某特定晶面与石墨(0001)面的失配度δ(％)关系见表1。

表1    一些物质某晶面与石墨（0001）晶面的失配度（计算值）