接近球形輪廓的球狀石墨出現在球化鑄鐵中。用電子掃描顯微鏡、深腐蝕、熱氧腐蝕和離子腐蝕等方法研究和觀察了球形石墨的三維形貌和內部結構。可以觀察到球體表面凹凸不平，有許多突起和很深的溝槽和孔洞，還可以看到近似六邊形的晶體生長螺旋。球形輪廓具有年輪的特征。在大多數石墨中可以觀察到核心物質的存在。石墨晶體從核心沿晶格方向徑向向外生長，形成許多錐狀晶體。由這些晶體組成的球形石墨中的晶格基面通常垂直於輻射生長方向。
以前有壹種說法，球形石墨有壹個特定結構的晶核，這個晶核提供的生長臺階可以導致石墨晶體在三維輻射中均勻生長，形成球形石墨。人們也提出了壹些相關的機理，但後來發現球形石墨核材料的組成和結構是多樣的，沒有發現特定的核結構使石墨呈球形。已鑒定的物質大多是氧化物和硫化物，也有這些化合物的絡合物。例如鎂、鈰和稀土元素的硫化物、矽的氧化物和各種氧化物的化合物。有些化合物還含有氮、鋁和碲等元素。壹些研究人員使用電子探針探索成核基質材料的結構，發現它們具有雙層結構。內層主要由鈣、鎂等硫化物組成，其大小約為整個形核基體的1/10。外層為脊骨狀，主體為鎂、鋁、矽、鈦等氧化物。兩層之間存在壹定的晶向關系。
其他研究人員用透射電鏡觀察熱腐蝕樣品，發現球形石墨中心有微小的片狀石墨，與偏振光的觀察結果對比，發現每個球形石墨中心都有壹個線狀或分支狀的深色物質。在2-3個連續的切片上可以看到這種物質，切片間距為4μm，三角形的肋狀結晶物質包圍著核心物質。研究人員指出，這種觀察到的黑色物質是片狀石墨。靠近中心的石墨晶體的(0001)晶面垂直於輻射生長方向，向外逐漸成為球體的切面。這種位於球形石墨球中心的片狀石墨是普遍存在的。球形石墨的生長始於這種沒有特定形狀的細片狀石墨。
根據球形石墨核心物質的勘探結果，可以推斷鎂的硫化物、鈰的硫化物、矽的氧化物及其復合物是構成球形石墨形核基質的主要物質。這些材料的晶體結構與石墨有壹定的晶格匹配關系，碳原子沈積在其上並進壹步生長形成石墨晶核。有必要進壹步研究中心細鱗片石墨的生長與球狀石墨的直接關系。
為了探索球狀石墨的生長過程，還利用自動輻射圖像分析儀和電子探針對球墨鑄鐵中球狀石墨的元素分布進行了探索和分析。結果如下:
1，球狀石墨的含鐵量約為片狀石墨的10倍。球形石墨的鐵磁性遠高於片狀石墨。此外，矽、錳、鈦等元素也不同程度地存在於球狀石墨中。
2.球化元素鈰和鎂富集在石墨晶格中。鎂均勻地分布在球體的橫截面上。球體中心的鈰濃度顯著增加，這可能與鈰化合物的存在有關。在球體和金屬之間的界面附近沒有發現球狀元素濃度的增加。因為球化元素在奧氏體中的溶解度很低，如果球化元素是從球體外部的金屬轉移過來的，這些元素必然會在界面處富集。因此可以間接判斷球狀石墨是直接從液相中析出的。
3.硫、銻、鎘、錫、碲等幹擾元素的分布與球化元素相似，大多集中在球狀石墨中。值得註意的是，這些元素中的壹部分在片狀石墨中可以檢測為原子，而在球狀石墨中卻檢測不到這種現象。