受力分析磨球受力分析。对磨球工作时的受力分析，往往不够全面、准确。在经简化的典型模式下，磨球工作时受4个力的作用：重力G＝mg，圆周运动产生的离心力Q，磨球与衬板以及磨球与磨球之间相对滑动的摩擦力F，筒体旋转时内衬对磨球的法向反力N。磨球在正常情况下的运动可分为两个阶段：随筒体的圆周运动和脱离筒体的抛落运动。球磨机在旋转时，磨球先借助于摩擦力F做上升运动，当磨球上升到一定点时，如磨球的重力分量mgcosα（α为磨球的脱离点与垂直方向所夹锐角）大于磨球作圆周运动时的离心力，如磨球将脱离筒体，以抛物线轨迹呈瀑泻状态落下，借助于磨球的冲击力将物料破碎。此外，磨球在上升过程中，物料、磨球与衬板之间还将发生滚动和滑动，这样，在磨球、物料、衬板之间产生辊轧、碾压的作用，从而将物料磨细。根据磨球在筒体内的运动和工作情况，可把筒体内的磨球群分为两个区，抛落区和研磨破碎区。抛落区：磨球脱离转动的筒体，呈抛物线下落，此过程中球与球、衬板、物料基本上不接触。
磨球的主要失效形式磨球失效的主要形式是磨损、破碎和失圆。破碎和失圆降低了研磨效率，同时又加快了磨球的磨损。一般情况下，磨损是失效的主要原因。在物料、衬板给予的作用力、磨球之间的相互挤压下，磨球磨损的主要机制［2］有四种形式。
切削和凿削磨损磨球表面作用力可分解为法向作用力和切向作用力，与磨球相对运动的尖锐物料（磨粒），在法向力作用下嵌入表面，切向力则推动磨粒沿表面运动。
疲劳磨损在反复变化的冲击应力、接触压应力和切应力的作用下，磨球受到反复撞击，相互之间挤压与滑动，在交变的压力和剪切力作用下，引起交变的赫兹接触应力，在材料的亚表层产生最大交变切应力、接触区边缘产生峰值拉应力，导致在亚表层的脆性相、夹杂物或孔洞处产生疲劳裂纹，裂纹扩展与交织，最终使磨球表皮剥落及磨损。若裂纹产生于较深部位，并沿脆性相和缺陷向内部扩展，使形成较大的纵深裂纹。裂纹会合并延及表面，就会使磨球表面成块脱落。这时，磨球表面发生疲劳磨损。
可以简单的归结为控制两个材料指标：高的硬度，且磨耗部位整体硬度较均匀；高的冲击韧度。高铬铸铁磨球硬度较高，而且中心和表面的硬度差小，是一种理想的耐磨材料。高铬铸铁含铬高，一般在10％～20％之间［3］，而且还需要加入足量的钼、铜等贵重元素来提高其淬透性，故其价格较高。高铬铸铁在干磨时表现出了很好的耐磨性，但在湿磨时，由于高铬铸铁的组织中有大量共晶碳化物，与其他相间形成大量相界，碳化物与基体的电极电位不同，在矿山的湿磨条件下形成相界腐蚀，使共晶碳化物因支撑削弱而折断，或因失去与基体的连接而脱落。由于上述原因，高铬铸铁磨球不适用于金属矿山湿磨工况，因此现在高铬铸铁主要在干磨（磨水泥和磨煤等）环境下使用。近年来开发的中铬铸铁含铬量在4％～10％，其耐磨性和韧性介于高铬铸铁和低铬铸铁之间，由于价格和性能无明显优势，故研究和生产较少。
金属型球铁磨球是近年来发展较快的一种合金铸铁，其铬含量在5％以下。现在通过调整成分设计，严格控制碳、硅含量，采用稀土变质剂等技术，改善其碳化物形状、分布来提高韧性，其性能值硬度在45－53HRC，冲击韧度在6～9J／cm2。
由于其合金含量少，可以用冲天炉熔炼，只要通过简单的热处理就能保证它的性能，生产简便，而且质量容易控制，价格低廉，并且磨耗也适中，在金属矿山上使用有较高的性价比。
金属型球铁磨球工艺设计3.1材质成分从Fe－C－Si非平衡相图考虑，如图3所示的Fe－Fe3C相图的阴影部分，过左的亚共晶成分，由于非平衡结晶特性及加入孕育剂时造成Si的波动，凝固过程中形成晕圈铁素体，不规则的变异使得组织性能软弱，不适于做硬质磨球材料，故被排除；过右的过共晶成分，性脆，韧性差，也不适宜做磨球材料，也被排除。而共晶成分，或者过共晶近共晶成分的球墨铸铁，在非平衡结晶过程中避免了形成软弱的晕圈铁素体，同样也避免形成大量性脆、韧性差的柱状晶，还避免了在柱状晶－等轴晶的过渡层内积存过多的偏聚物、夹杂和微裂纹。
这样的磨球内部结晶组织有较高的硬度、一定的冲击韧度，减少了偏聚物在过渡区内的凝集，可以满足磨球粉碎矿石时的使用要求。为保证晶粒细密，耐磨性好，还应加入5％以上的Cr元素。
金属型的设计球铁磨球金属型的设计，在很大程度上决定了零件的内部结晶组织和使用性能。建议：①以圆形的一型多铸的金属型铸型为好，一般至少5个圆型腔以上。这样生产的磨球，既可以提高产量，又因散热均匀而提高其使用寿命；②金属型不能连续浇注，一般应冷却到一定温度以下后再浇注，这样才能发挥其非平衡结晶的特性优势。河南某公司就因为铸型蓄热系数大、热量积存量多，连续浇注造成［1］亚共晶部分试样的晶粒变粗，或近平衡结晶组织，耐磨性差；③为了使铸型能迅速散热，提高金属型产量，建议在不影响磨球使用要求的条件下，将型腔直径适当改小。