金相组织自产球的宏观形貌均存在中间缩孔和疏松现象，而外购球宏观形貌致密无缩孔和疏松现象。这是由于自产球模具设计不合理，铁水补缩不足所致。金相分析显示：自产球金相组织中碳化物多呈条状且数量比外购球多，这是自产球化学成分中碳含量较高，形成了较多的碳化物的缘故；外购球碳化物呈条块状，分布较均匀。
磨球金相组织100×2磨球工艺改进试验自产球的主要问题是磨球心部有疏松和气孔，碎球率高。其次是成分不均匀，含碳量太高、韧性差。因此须对磨球的成分和模具进行重新设计。
新型磨球成分设计碳是磨球中的重要元素，随着碳含量的提高，磨球的硬度、耐磨性提高，但韧性下降，对使用性能不利。由于自产球是用冲天炉熔炼，存在出铁温度低、降碳困难的问题。我们根据目前的实际生产条件，碳控制在2.8%～3.2%.锰铁和硅铁价格低廉，硅、锰的氧化物和硫化物在铁水中一部分以炉渣形式被清除掉，因此它们有一定的脱硫、脱氧作用，同时锰量提高，铸铁的强度、耐磨性提高。硅和锰合理匹配能提高铸铁的强度和韧性，但硅锰太高会使韧性下降，因此锰量控制在0.8%～1.2%，硅量控制在0.6%～0.9%。
钼、铬都能提高磨球的淬透性，铬是强碳化物形成元素，它和碳结合形成铸铁中的耐磨相，它固溶在铸铁中提高基体的强度和韧性，适量的铬能保证形成白口组织，自产磨球中K3样的铬含量太低（只有0.318%），再加上含碳量较高，就在局部区域出现了石墨化现象。因此铬含量设计在0.8%～1.2%。钼能细化晶粒，提高铸铁的强度和韧性，传统低铬铸球的钼含量在0.7%～1.0%。但因其价格昂贵（加钼1.0%时，每吨铸球的生产成本要增加800元左右），为了节约成本，设计成分中不含钼，而是加入一种含有硼、钒、钛、稀土等元素的多元复合变质剂。一方面具有细化晶粒、强化基体、净化晶界、脱硫、脱气的作用；另一方面，它们能改善铸态组织的结晶形态，有利于消除粗大的柱状晶组织，得到细小均匀的组织。其加入量在0.1%～0.3%。同时加入1%的铜，以提高基体的韧性和耐腐蚀性能。
硫、磷是铸铁中有害元素，硫高容易产生夹杂物、皮下气泡等缺陷，磷在铸铁中的溶解度很小，极易在晶界形成硬而脆的低熔点磷共晶，使铸铁的抗拉强度和伸长率大大下降。故硫、磷含量均要求小于0.1%。
模具设计浇、冒口设计必须合理，太大会降低工艺出品率，同时浇冒口部位的硬度降低，磨球使用时容易产生失圆、增加球耗；太小则铁水补缩通道不畅通，铸球心部会产生中间缩孔和疏松现象。根据冲天炉生产存在出铁温度低、成分波动大的特点，模具设计必须保证在一定的浇注温度范围内其补缩通道的畅通，最后的凝固区域在冒口，从而使铸球心部致密无孔洞，同时浇冒口部位的硬度和本体无明显差别，我们对模具结构进行了大量的试验和修改，最终确定了合理的技术参数。