熱應(yīng)力是由于冷卻壁經(jīng)常性地承受溫度變化沖擊而產(chǎn)生的。熱應(yīng)力的大小受以下因素影響屈服強度越大，熱應(yīng)力越大線膨脹系數(shù)越大，熱應(yīng)力越大加熱速度越大，熱應(yīng)力越大冷卻越不充分，則冷熱面溫差越大，因而熱應(yīng)力越大導(dǎo)熱性越差，熱應(yīng)力越大。另外，隨著溫度升高，冷卻壁的力學(xué)性能下降。
當(dāng)應(yīng)力超過冷卻壁承受的強度極限時，就會發(fā)生斷裂，產(chǎn)生裂紋源，進而裂紋逐漸擴大，最后拉斷水管。所以，對冷卻壁的力學(xué)性能要求抗拉強度幾延伸率占以釋放巨大應(yīng)力作用。球墨鑄鐵冷卻壁的氧化與生長球墨鑄鐵冷卻壁金相組織的氧化與生長是伴生的。氧滲入金屬內(nèi)部發(fā)生內(nèi)氧化，由于生成的氧化物的體積大于金屬本體，引起不可逆體積膨脹。冷卻壁處于反復(fù)加熱與冷卻狀態(tài)，達到相變點溫度時，產(chǎn)生相變應(yīng)力，使石墨與金屬基體間產(chǎn)生微裂紋，這時因氧化而產(chǎn)生的生長就特別激烈。高溫下滲碳體分解成石墨，使體積增大。
當(dāng)溫度大于時，石墨溶于奧氏體，冷卻時石墨又從奧氏體析出，但石墨不在原地析出，因此每加熱冷卻一次就會在鑄鐵內(nèi)留下許多孔洞，使鑄鐵產(chǎn)生不可逆的體積增大在高爐與共存的氣氛下，由于有反應(yīng)發(fā)生，分解出的碳沉積在石墨之上，使石墨體積增大，基體產(chǎn)生微裂紋，使氧更容易滲人基體內(nèi)部產(chǎn)生氧化。石墨形態(tài)對氧化和生長的影響。
球墨鑄鐵冷卻壁的球化率越高石墨越細(xì)小，則石墨大部分呈孤立球狀，越不容易氧化，其生長也不顯著反之，球化率低，石墨呈團狀絮狀蠕蟲狀甚至不球化呈片狀，則石墨呈斷續(xù)狀或連續(xù)狀，它會成為高爐煤氣進人金屬內(nèi)部的通道，導(dǎo)致氧化反應(yīng)更容易產(chǎn)生，相金組織生長嚴(yán)重。
球墨鑄鐵冷卻壁的基體由鐵素體和珠光體組成，鐵素體含量對鑄鐵的氧化性能沒有顯著的影響，但對其生長率有較明顯的影響這是因為珠光能分解成石墨，使體積增大。生長試驗試驗時間生長率冷卻水管對冷卻水管的要求是外表不滲碳，避免產(chǎn)生共析過共析組織使鋼管脆性增大涂料層薄而均勻，控制在以下，以減小熱傳導(dǎo)阻力采用大管徑高的通球直徑為冷卻水管內(nèi)徑，小的彎管曲率半徑鎮(zhèn)倍以降低管內(nèi)冷卻水的流動阻力，增大冷卻強度。
冷卻強度增大會使冷卻壁的溫度降低，這樣應(yīng)力氧化和生長產(chǎn)生的動力將大大減弱。結(jié)論球墨鑄鐵冷卻壁損壞的形式是產(chǎn)生裂紋。裂紋的形成是應(yīng)力氧化和生長共同作用的結(jié)果。應(yīng)力氧化和生長的形成主要是由于冷卻壁壁體溫度升高引起的。
