钢球常用的材料有:低碳合金、高锰钢、高铬铸铁、高碳高锰合金钢。 低碳合金钢球有较好的韧性且价格低廉,在同种工况下,其使用寿命比低铬铸球提升1倍以上;高锰钢韧性好,工艺性好,价格低,其主要特点是在较大的冲击或接触应力的作用下,表面层将迅速产生加工硬化,其加工硬化指数比其它材料高5—7倍,耐磨性得到较大的提高;高铬铸铁是一种具有优良抗磨性能的耐磨材料,但韧性较低,易发生脆性破碎且价格昂贵。
钢球的调质热处理是关键,调质热处理后不仅要求整体韧性达到12焦耳/CM2,而且要求有相当的塑性和耐磨性,但一般的铸造工艺 只能达到3-5焦耳,导致破碎率较高,即使是高铬铸球,所以在工况强度较大时,建议使用锻件。 钢球的制造工艺也是决定其使用寿命的关键因素。如果钢球表面或内部制造中存在缺陷,如缩孔、裂纹、穿晶等,不仅会降低钢球能,甚至会造成钢球破碎。
在钢球生产中必须制定合理的锻造、铸造和热处理工艺。例如对高铬铸铁球,应采用立浇和合理使用外冷铁,并严格控制浇铸温度等措施,这样可使钢球在铸造有良好的凝固顺序和补缩条件,进而得到致密的内部组织,并减弱晶粒粗大的现象。钢球的热处理工艺则决定了其力学性能的实现和碳化物的分布形态。由于在钢球的成分中都含有一定量的铬和其它合金元素,因此如何使这些合金元素形成硬质点碳化物的作用充分发挥出来,也是制定热处理工艺时考虑的一个因素。