Сучасні технологічні процеси виплавки чавунів передбачають наявність у їх складі певного вмісту газів, серед яких особливу зацікавленість уявляє кисень. Вважається, що між вмістом кисню та морфологією графіту існує відповідна залежність. Рафінування сірих чавунів від кисню, поряд з дотриманням інших умов, сприяє навіть зміні пластинчатих вкраплень графіту на кулясті без застосування спеціальних елементів – сфероїдізаторів. Тому вивчення впливу кисню на морфологію графіту у чавунах є актуальним для ливарного виробництва.

Вивчали вміст кисню у синтетичних чавунах різних типів: білому, сірому, високоміцному. В якості шихтових матеріалів використовували порошок заліза ПЖР 3.200.28 (95%) та малозольний графіт (5%). Плавку виконували у відкритій індукційній печі в алундовому тиглі Для отримання сірого чавуну додатково вводили кристалічний кремній. Кулястий графіт у високоміцному чавуні отримували за допомогою нікель-магнієвої лігатури (15% магнію). Газонасиченість чавунів вимірювалась методом відновлювального плавлення у атмосфері інертного газу за допомогою газоаналізаторів LECO. Проводили також металографічні, мікрорентгеноспектральні та петрографічні дослідження чавунів.

Встановлено, що загальний вміст кисню у чавунах є незначним (0,002…0,006%). Найбільші значення відповідають білому чавуну, менші — чавунам з графітною фазою. Локальний мікрорентгеноспектральний аналіз показав, що кисень головними чином, концентрувався у графітових вкрапленнях (до 7% у пластинчастих та до 3,5% у кулястих вкрапленнях), а у металевій матриці був майже відсутній.

Загальний вміст кисню у чавунах зменшується при наявності у їх складі елементів з високою спорідненістю: кремнію, магнію та ін. Причому найменші значення вмісту кисню (0,002%) спостерігаються у чавунах з компактним або кулястим графітом. Але точність визначення концентрації кисню у чавунах, що містять кремній, алюміній, магній та інші сильні розкислювачі, є недостатньою. Це пов'язано з тим, що у газовій фазі фіксується тільки кисень, пов'язаний у СО, тоді як у ній присутні також леткі субоксиди (Al₂O, SiO, Mg₂O та ін). Ці субоксиди потім конденсуються при температурах (1300…900) °С.

Петрографічні дослідження підтвердили наявність у чавунах таких субоксидів. Вірогідно, що утворення оксидів зниженої валентності відбувається внаслідок дефіциту кисню у чавунах.

У сірих чавунах виявлено частинки монооксиду кремнію, що асоціювалися з пластинками графіту, а також дрібні глобулі – тверді розчини SiO-SiO₂ нестехіометричного складу. Утворення поверхнево-активного монооксиду кремнію відбувається при взаємодії кремнію з оксидом вуглецю у рідкому чавуні та відповідає за морфологічні особливості графітових вкраплень пластинчатої форми. Тобто швидкість протікання та фізико-хімічні умови цієї реакції напряму пов'язані з формуванням пластинчастого графіту та відповідає за його кількість, розміри, розгалуженість та форму.

Дослідження структури високоміцного чавуну виявили наявність субоксиду магнію (Mg₂O) та фаз змінного нестехіометричного складу: магнію, заліза та інших елементів. Причому субоксид магнію утворюється також при взаємодії магнію з оксидом вуглецю (СО) та відповідає за морфологію кулястих вкраплень графіту.

Таким чином, встановлено, що кисень у чавунах, утворюючи субоксидні форми, приймає активну участь у формуванні їх структури та морфології графітних вкраплень.