Çekirdekleşme bölgelerinin sayısı, vermiküler grafitli dökme demirlerin kalitesini belirleyen baslıca parametredir. Çok fazla çekirdekleşme aşırı küreselleşmeye sebep olurken, az çekirdekleşme karbür yapının oluşmasına sebep olur. Çekirdekleşme işlemini gerçekleştiren ve bastıran faktörlerin vermiküler grafit yapısı üzerine direk etkileri vardır [19].
Grafit yapıyı etkileyen üç temek faktör vardır. Bunlar; a. Bekleme süresi,
b. Katılaşmada soğutma hızı, c. Kimyasal bileşimdir.
3.3.1. Bekleme süresi ve döküm sıcaklığının etkisi
İşlem ile döküm arasında uygun bir bekleme süresi, iyi bir vermiküler grafitli dökme demir üretmek için mutlaka uygulanması gereken bir durumdur. Zaman, işlem malzemesinin ergiyebilmesi ve difüze olabilmesine olanak verecek kadar yeterli olmalıdır. Düşük sıcaklıklarla ve fazla lantan içerikli malzemelerle çalışıldığında, zaman buna paralel olarak artış göstermelidir. Bekleme süresi yetersiz olursa karbürler uniform dağılımı sergilemezler. Sıcak demirlerde, uzun bekleme süreleri de demire düşük küresellik verirler. Yapılan deneyler sonucunda lantanitlerle işlenmiş demirde, küreselliğin 10 dakikada %35’ten %5’e kadar düştüğü görülmüştür. 20 dakika sonra ise grafitin lamelleştiği gözlenmiştir. Kalıntı işlem malzemesi ve kükürt miktarının da bekleme süresi ile azaldığı görülmüştür. Dökümden önce aşırı bekleme ise kükürdün geri kazanılmasına sebep olur ve işlem malzemesi tamamen kaybolur. Bazı araştırmacıların yaptıkları deneylerin sonuçlarına bakıldığında, düşük döküm sıcaklığının düşük küre sayısına neden olduğu görülmektedir. Eğer düşük döküm sıcaklığı istenmekte ise, yüksek küre sayısı elde edebilmenin tek yolu döküm sıcaklığının hızlı bir şekilde düşürülmesidir. Bu çalışmalar, magnezyum ilavesi, magnezyumun geri alınması, işlemden sonraki zaman, dökümden önceki çekirdeklenme ve küre sayıları arasında karşılıklı bir ilişkinin var olduğu anlamına gelmektedir. Hızlı soğutmanın küre sayısındaki artısı üzerine etkisi de bilinen bir
durumdur. Bu etki çekirdeklenme ve büyüme teorileri ile birbirine uygun bir etkidir. Bunun bir başka deyisi de ince kesitlerde küre sayısının daha fazla olacağıdır.
3.3.2. Soğutma hızının etkisi
Katılaşma boyunca soğutma hızının etkisi daha karmaşık bir yapıdır. Soğuma hızının arttırılması çekirdeklenmeden doğan segregasyon oluşumu etkisini arttırır. Düşük miktarda işlem malzemesi kullanımı da, yavaş soğuma ile birlikle lamel oluşumuna imkân verir. Soğutma hızı arttıkça vermiküler ve küresel grafit oluşumu da artar. İşlem malzemesinin yüksek miktarda kullanılması, vermiküler grafit yapısını değiştirmeye yol açan bir rol oynar. Yapılan çalışmalar sonucunda, vermiküler grafitin oluşumu için soğutma hızının yavaş olması gerektiği ortaya çıkmıştır. Bunun nedeni, işlem alaşımının indirgenmesi gereken elementlerle reaksiyonunu gerçekleştirecek zamanın sağlanmasıdır. Vermiküler grafitli dökme demir üretiminde soğuma çok hızlı olursa magnezyum yeterli miktarda reaksiyona giremeyecek ve küresel grafit oluşumu başlayacaktır.
3.3.3. Kimyasal bileşimin etkisi
Vermiküler grafitli dökme demirin grafit yapısının oluşmasında, kimyasal bileşiminin etkisi çok büyüktür. Yüksek sıcaklıkta karbon eşdeğerinde tatmin edici bir artış gerekli olduğundan grafit yapısı istenmez çünkü sıcaklığın düşmesiyle grafit yapı istenilen özelliklere doğru yaklaşır. Aynı şekilde yüksek karbon eşdeğerli demirler için grafit çökeltilmesi daha caziptir. Grafit yapı katılaşmanın ilk evrelerinde daha çok küresel veya düzensiz bir yapı oluşturmaya eğilimlidir. Bu grafit küreleri vermiküler grafit yapısının son küreselliğine de katkıda bulunur.
Karbon eşdeğeri yüksek ise grafitin çökelmesi de yüksek sıcaklıklarda olur. Karbon ve silisyum küre sayısına etki eden en önemli elementlerdir. Vermiküler grafitli dökme demirlerin karakteristikleri geniş bir karbon eşdeğeri aralığında, ötektik altında (CE=3,7) ötektik üstüne (CE=4,7) ile %3,1-4 C içeriği ve %1,7-3 Si içeriği ile kullanılmıştır. Düşük karbon içeriği ve sabit silisyum düzeyi düşük küreselliğe sebep olur. Sabit karbon eşdeğeri ve yüksek silisyum içeriği ise küreselliği arttırır.
10-40 mm kalınlığındaki kesitlerde optimum döküm özellikleri elde etmek için, ötektik kompozisyon (CE=4,3) tavsiye edilmektedir. Manganez içeriği en fazla %0,1-0,6 arasında fosfor içeriği de %0,06’dan az olmalıdır [40].
3.3.4. Vermiküler grafitli dökme demirlerin mikroyapısı
Vermiküler grafitli dökme demirin tanımı ASTM A 842-85 standartlarında IV. Tip grafit olarak yapılmıştır. Bunun yanı sıra JIS G 5503 ve ISO 945-1975 standartlarında 2. formdaki grafitler olarak tanımlanmıştır. Sistematik olarak vermiküler grafitler içyapıda %10 oranlarından %100’e kadar bulunabilmektedir. Vermiküler grafitli dökme demirin mikro yapısında %20 oranında küresel grafit kabul edilebilir bir değerdir. Ancak mikro yapıda lamel grafit arzu edilmez. Bunun nedeni lamel grafitin mekanik özellikler üzerindeki olumsuz etkisidir. Gri dökme demire benzer olarak, vermiküler grafitli dökme demir tanecikleri lamel yapıya benzer bir yapıdadır ve ötektik hücrelerle birbirine bağlı durumdadırlar. Ayrıca vermiküler grafit tanecikleri, mercansı görünümleri, yuvarlak kenarlı olmaları ve pürüzlü yüzeyleriyle gri dökme demirden farklıdır. Vermiküler grafitli dökme demirin mikro yapısı, gri dökme demir ile küresel grafitli dökme demir arasında bir yapıdadır. Aşılanmış vermiküler grafitli dökme demirler, ince parçalarında hemen hemen tamamında perlitik yapı gösterirler, aşılanmamış verniküler grafitli dökme demirler ise ince kesitler de önemli miktarda grafitli yapı gösterirler. Lamel grafit yapısı aslında tamamen perlit iken vermiküler grafit üstün olarak ferritik matris yapı göstermektedir. Küresel grafitli dökme demirlerde ve vermiküler grafitli dökme demirlerde aynı matris kimyasında ferrit, puslu grafit yapısına sahip demirlere oranla daha fazla bulunmaktadır. Başka bir deyişle vermiküler grafitli dökme demirlerde perlitik bir yapı oluşturmak için daha fazla alaşım elementi kullanmak gereklidir. Vermiküler grafitli dökme demirlerde perlitik ve ferritik yapının oranına, silisyum ve magnezyum içeriği, küreselleştirici elementlerin miktarı ve ötektik dönüşüme bağlı soğutma hızı etki etmektedir.