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(qiáng)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(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂，產(chǎn)生裂紋源，進(jìn)而裂紋逐漸擴(kuò)大，最后拉斷水管。所以，對(duì)冷卻壁的力學(xué)性能要求抗拉強(qiáng)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(zhǎng)球墨鑄鐵冷卻壁金相組織的氧化與生長(zhǎng)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(dá)到相變點(diǎn)溫度時(shí)，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(shí)因氧化而產(chǎn)生的生長(zhǎng)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(shí)，石墨溶于奧氏體，冷卻時(shí)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(huì)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(duì)氧化和生長(zhǎng)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(zhǎng)也不顯著反之，球化率低，石墨呈團(tuán)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(huì)成為高爐煤氣進(jìn)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(zhǎng)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(duì)鑄鐵的氧化性能沒有顯著的影響，但對(duì)其生長(zhǎng)率有較明顯的影響這是因?yàn)橹楣饽芊纸獬墒贵w積增大。生長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)間生長(zhǎng)率冷卻水管對(duì)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(dòng)阻力，增大冷卻強(qiáng)度。
冷卻強(qiáng)度增大會(huì)使冷卻壁的溫度降低，這樣應(yīng)力氧化和生長(zhǎng)產(chǎn)生的動(dòng)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(zhǎng)共同作用的結(jié)果。應(yīng)力氧化和生長(zhǎng)的形成主要是由于冷卻壁壁體溫度升高引起的。
