磨球是球磨機中用于破碎和細化材料的易損件。在水泥廠、火電廠、選礦廠等工廠對礦石、煤粉、石灰石、石灰石燒結(水泥熟料)等材料進行破碎和細磨。同時，磨球本身也會磨損，中國每年消耗數十萬噸鋼材。此外，磨球機的產量、能耗和成品質量也受到磨球質量的很大影響。因此，值得探討的是提高磨球的耐久性，包括提高材料質量和制造工藝，優化使用條件。

　　球磨機工作時，研磨球始終處于運動狀態。簡體旋轉產生的離心力將研磨球帶到一定高度，重力使研磨球墜落。在研磨球之間，研磨材料和球體之間，研磨球和襯里板之間不斷摩擦，球體反復受到沖擊、擠壓和研磨切割。

　　對磨球表面施加力并相對移動的磨料(磨料材料)在法向分離力的作用下嵌入表面，切向分離力促進磨料沿表面移動。低硬度磨料在磨球表面產生淺劃痕，當磨料硬度較高時，會導致切割溝。劃痕和切割溝中的金屬形成碎屑并丟失。在大多數情況下，金屬在溝中發生塑性變化，并在兩側和前端積累。高應變率使塑性變化的金屬內部位置錯位積累，形成細胞狀結構，其性質變硬變脆。反復滾動后，會產生應變疲勞裂紋，擴展到表面，導致碎屑脫落。當磨料作用于磨球表面的法向力很大時，會發生切割，形成切割坑。金屬可以直接切割，也可以發生塑性變化， 終由于應變疲勞而形成碎屑。

　　在正常情況下，磨球應該在磨損中失效。磨球表面的均勻磨損逐漸減小了磨球的直徑，但基本上仍能保持圓。直到直徑減小到一定尺寸，逐漸補充新球。在這種情況下，磨球的使用壽命相對較長，消耗相對較少，這是一種正常的失效方式。如果制造工藝或材料處理不當，磨球也可能發生早期故障，即故障發生在正常磨損故障之前，這是一種異常故障模式。 常見的早期故障原因包括：球面宏觀剝落、球體破裂和部分磨損失圓。

　　(1)磨球表面的宏觀剝落。宏觀剝落表明，球體表面的金屬在運行過程中從本體中分塊或分塊脫落，球體表面出現肉眼可見的凹坑，甚至使球體成為不規則形狀。除了磨球組織中含有過多的連續碳化物和脆性相斷裂外，更重要的原因是磨球組織中有更多的殘留奧氏體。

　　奧氏體是一種面心立方陣結構，層錯能量低，難以產生交流滑移。當磨球表面受力變形時，變形帶不能通過交流滑移機制擴展，以快速分散和吸收沖擊能量，導致位錯塞積和局部應力增加，促進亞表面裂紋萌發。裂紋通常發生在脆性相和鑄造缺陷(松動、孔隙和夾雜物)上，在外力的作用下，裂紋沿脆性相和缺陷擴展到內部，形成大范圍的深度裂紋。裂紋會合并并延伸到表面，導致磨球表面的金屬塊脫落，形成宏觀剝落。嚴重剝落的磨球中殘留的奧氏體一般在30%以上。

　　(2)磨球破碎。磨球在運動中受力，其中殘余奧氏體受力后發生馬氏體相變，產生相變應力。這種相變應力足以導致磨球破碎。

　　在正常使用壽命期間，磨球與簡體襯板、磨料和磨球之間的沖擊和擠壓次數可達數百萬次或數百萬次。在交替壓力和剪切力的作用下，會產生赫茲接觸應力，在亞表層產生較大的交替切割應力。接觸區域邊緣的峰值拉應力可能是亞表層的脆性相，夾雜物或孔洞會產生疲勞裂紋，導致磨球破裂。

　　破碎的原因有很多。材料的韌性不足是主要方面。材料中碳化物含量過高，尺寸過大，含量較大M.C類型碳化物，內部有缺陷，如收縮孔、收縮松、氣孔夾雜物等，能使磨球在受到沖擊時破碎。

　　在球磨機運行過程中，球磨機的破碎失效會影響球磨機的正常運行(0.5%的破碎率會影響設備的生產效率。

　　(3)部分磨損失圓。一些研磨球使用一段時間后，一側的磨損超過其他部分，使球失去圓形。這種現象通常發生在表面硬度不均勻或局部組織不同于其他部位的研磨球上。合金白口鑄鐵研磨球往往由于鑄造原因，局部碳化物尺寸、間距、硬度與其他部位明顯不同，或側口頸部部分松動，可能導致部分磨損失圓。一些部分磨損失圓也來自于球體的宏觀剝落。圓形研磨球影響相鄰研磨球磨材料的細化，降低球磨機的生產效率。