铸造钢球是用于破碎和研磨材料的球磨机的磨损部件。它在水泥厂、火力发电厂、选矿厂和其他工厂中对矿石、煤粉、石灰石、石灰石烧结矿（水泥熟料）和其他材料进行粉碎和细磨。同时，磨球本身也磨损，中国每年消耗数十万吨钢材。此外，球磨机的产量、能耗和成品质量也受到球磨机质量的极大影响。因此，提高磨球的耐久性，包括提高材料质量和制造工艺，以及优化使用条件，都值得探讨。

球磨机工作时，磨球始终处于运动状态。气缸旋转产生的离心力将磨球提升到一定高度，重力使磨球下落。磨球、待磨材料和磨球、磨球和衬板不断相互摩擦，磨球被磨料反复冲击、挤压和凿伤。在磨球表面施加力并具有相对运动的磨料（待磨材料）在法向分量的作用下嵌入到表面中，切向分量驱动磨料沿表面移动。低硬度磨料会在磨球表面造成浅划痕，而高硬度磨料会造成切削槽。划痕和切割槽中的切割金属形成磨损碎屑并丢失。在大多数情况下，沟槽中的金属是塑料的，并堆放在两侧和前部。高应变率使经历塑性变形的金属的内部位错堆积起来，形成蜂窝状结构，变得又硬又脆。反复滚压后，产生应变疲劳裂纹，裂纹延伸至表面，导致磨屑脱落。当磨料作用于磨球表面的法向力较大时，将发生凿削作用，形成凿坑。金属可能被直接凿掉，或者可能发生塑性变形，较终由于应变疲劳而形成磨损碎屑。

在正常情况下，磨球应该不会磨损。磨球表面的均匀磨损使磨球的直径逐渐变小，但基本上可以保持圆形。直到直径减小到一定大小，它才逐渐被一个新的球补充。在这种情况下，磨球的使用寿命相对较长，消耗相对较小，这是正常的故障模式。如果制造过程或材料处理不当，磨球也可能出现早期故障，即故障发生在正常磨损故障之前，这是一种异常故障模式。早期失效的较常见原因包括：球体表面的宏观剥落、球体破裂、偏心磨损和不圆度。

1、磨球表面宏观剥落。宏观剥落表明，在操作过程中，球体表面的金属以碎片或块状从身体上脱落，球体出现可见的凹坑，甚至使球体不规则。高铬铸铁磨球宏观剥落的原因不仅在于磨球组织中存在过多连续分布的碳化物和脆性相断裂，而且在于磨球结构中存在较多的残余奥氏体。

奥氏体为面心立方晶格结构，堆垛层错能低，很难产生横向滑移。当磨球表面在应力作用下变形时，变形带不能通过横向滑移机制扩展，以快速分散和吸收冲击能量，导致位错堆积，局部应力增加，并促进亚表层裂纹的萌生。裂纹通常在脆性相、铸造缺陷（收缩孔隙、气孔、夹杂物）上成核，并在外力作用下继续膨胀。由于裂纹在较深的部分产生，并沿脆性相和缺陷向内扩展，形成了广泛的深裂纹。裂纹将合并并延伸到表面，这将导致磨球表面上的金属成片脱落并形成宏观剥落。严重剥落的磨球中的残余奥氏体通常大于30%。

2、磨球破损。磨球在运动中受到应力，残余奥氏体在受到应力后发生马氏体转变，从而产生转变应力。这种相变应力足以使磨球破裂。磨球在正常寿命期内，它与简体衬板、被磨物料以及磨球之间撞击挤压次数可达百万次以致几百万次，在交变压力和剪力作用下，引起赫兹接触应力，在亚表层产生很大的交变切应力，接触区边缘产生峰值拉应力都可能在亚表层的脆性相、夹杂物或孔洞处产生疲劳裂纹，导致磨球破裂。发生破碎有多种原因。材料的韧性不足是主要方面。材料中的碳化物量过多，尺寸过子粗大、含有 M.C 型碳化物，内部存在缺陷，如缩孔、缩松、气孔夹杂物等都可能使磨球在经受冲击时破碎。

磨球在球磨机运行过程中发生破碎失效会影响球磨机的正常运行(0.5%的破碎率就会影响设备的生产效率。

3、偏磨失圆。有些磨球使用一段时间以后，一侧的磨损量超过其他部位，使球失去圆整外形。这种现象常发生在表面硬度不均匀或局部组织异于其他部位的磨球。合金白口铸铁磨球常因铸造原因使局部的碳化物尺寸、间距、硬度显著异于其他部位，或在侧冒口颈断面在縮松，都可能导致偏磨失圆。也有些偏磨失圆源于球体宏观剥落。失圆的磨球影响被磨物料在相邻磨球表面间的碾磨细化作用，降低球磨机生产效率。