核心說
較早提出的一種學說，認為晶核的品格結構是決定石墨成球的條件。用鎂處理鐵水使石墨球化，是因為能生成具有立方晶格結構的MgO、MgS、MgC2等化合物，碳原子從四周以相同的速度向其擴散聚集而成球狀石墨。用掃描電鏡和X射線顯微分析技術對球狀石墨進行仔細觀察表明，在球狀石墨中心有尺寸約1μm的外來夾雜微粒，而且認為它們是球狀石墨的晶核，它們具有雙層結構。在用矽鐵鎂合金進行球化處理和用矽鐵進行孕育處理的球墨鑄鐵中，晶核的最中心部分由鈣和鎂的硫化物組成，其尺寸約O．05um，晶核的外層則由鎂、鋁、矽、鈦的氧化物組成；在這個內外層之間和外層上生長的石墨之間，均有一定的晶面對應關係。由此認為，鎂鈣等元素在球狀石墨晶核形成過程中的作用是通過組成這些元素的硫化物和氧化物而去除溶體中的氧和活性硫；同時，這些元素的硫化物及氧化物夾雜微粒就構成了球狀石墨晶核的最中心部分和外層部分物質。但直接用MgS微粒處理鐵水使石墨球化的實驗卻未成功，因此球化元素的形核作用就難以斷言是促成石墨球化的主要原因。
過冷說
認為球狀石墨的出現是鐵水過冷的結果，隨著過冷增大，鐵水的表面張力增加，促使生成相朝著比表面積最小的形態方向發展。但這個學說未能揭示在不同過冷度下，石墨在生長機制方面有何不同之處。
界面能說
鑄鐵石墨球化機理在經鎂或鈰處理的球墨鑄鐵中，鑄鐵熔體和石墨晶體的棱面(10 10)之間的界面能量高於熔體和石墨晶體基面(0001)之間的界面能量，使石墨向垂直於基面的晶向[0001]生長成球墨。 而在含硫較多的灰口鑄鐵中，鑄鐵熔體和石墨不同的晶面間的界面能量關係則相反，因而在灰口鑄鐵中使石墨在垂直於柱面的晶向[1010]生長成片墨。不過這個原理僅對完全晶體適用；從熱力學來看論述是正確的，但缺乏從動力學角度對石墨結構的形成進行分析。
位錯生長說
在球狀石墨成長的過程中，同樣存在著大量的晶體缺陷，在球狀石墨的生長中起主要作用的是螺旋位錯。由於這些位錯的存在，在晶體表面造成的螺旋台階的旋出口是碳原子作為二維晶生長的最有利位置。雖然看來是沿(0001)按[1010]晶向螺旋式生長，但其結果卻使晶體在[0001]方向得到發展，如圖中a，在生長過程中，如果各個螺旋台階按均勢的速度生長時，晶體將長成一個近似球狀的多面體(圖中b)。如果有某些表面活性元素(如氧)吸附在螺旋台階的旋出口處，它們將抑制這一螺旋晶體的生長，而別處卻仍保持一定的速度生長。這時晶體的等軸生長方式將受到破壞，其結果是使球狀石墨畸變。至於球化元素的作用主要在於與表面活性元素(氧、硫)發生作用，去除它們對石墨成球狀生長的干擾作用。而且認為氧的干擾作用大於硫。雖然螺旋位錯生長學說越來越多地被承認，但按這種方式進行長大的機制，還有待更直觀的試驗和進一步從理論上論證。此外，還必須回答氣泡學說及其他模型所提出的一系列問題。
氣泡說
在50年代初期就提出，但在試驗工作上一直未取得重大進展。認為在鐵水中如果有大量懸浮的小氣泡存在，就會促使石墨球化。像鎂這個低沸點元素，在鐵水中氣化後，能形成大量彌散的微型氣泡，鐵水中的碳原子通過擴散聚集在氣一液界面上，由於所需形核的功較小，而使石墨優先析出並進而長成球。直到70年代，經過許多試驗作出新的解釋，支持了這個理論。曾用硫、硒、碲分別處理1450℃的Fe—C合金得到了球墨鑄鐵。加入上述元素以後，均在鐵液中發現有沸騰的蒸氣，球形氣泡中也發現有中空的石墨球；隨著鐵液保溫時間的延長，基體石墨球減少；在石墨球中沒有檢測出這些元素的化合物。並且球中硫、硒的濃度反而比基體中少，而碲則比基體中略有增加。在氬氣壓力比鎂的平衡蒸氣壓高得多的情況下，加入足夠鎂處理鐵液，也不能得到球狀石墨，但隨著把氬氣壓力降低，則又有球狀石墨的形成。還有向鐵液中吹入氮氣、二氧化碳氣、氬氣、氯氣等，都可使部分石墨球化。還有在鐵液中分別加入鈰、釔、鑭、鈦和鋯等，發現均能使石墨球化，原因是這些元素在室溫下都能吸收大量的氫氣，並在處理鐵液時又把它釋放出來，其石墨球化作用主要取決於釋放出的氫氣泡量。其實它們本身並無球化作用或具有反球化作用。但是對球狀石墨的多面體外形、形成球狀石墨時基面和棱面上的界面能的變化、反球化元素的嚴格限量和球狀石墨畸變等現象仍無法解釋。
