ADI奥贝球铁项目简介

贝氏体球铁的研究现状与展望时间:2008-10-07贝氏体球墨铸铁，由于具有优异的综合力学性能，被誉为近30年来铸铁冶金方面的重大成就之一，被越来越广泛地应用于各工业部门。

本文综合介绍贝氏体球铁的研究和发展概况及其主要生产方法，旨在推动我国贝氏体球铁的研究和应用。

1 贝氏体球铁的产生、发展与应用贝氏体球铁主要分为两大类：一类是以奥氏体＋贝氏体为基体组织的贝氏体球铁，称为奥贝球铁(Austempered Ductile Iron)，简称ADI。

这种材料具有较高的强度高同时具有一定的耐磨性。

另一类是以贝氏体＋少量碳化物为基体组织的贝氏体球铁，称为贝氏体球铁(Bainite Ductile Iron)，简称BDI。

这种材料具有很好的耐磨性，同时具有一定的强度和韧性。

1949年W.W.Braidwood就曾预言，针状组织(贝氏体)铸铁可能是机械性能最好的铸铁。

随后，美国国际收割机公司于1952年曾用这种球铁代替铸造高锰钢生产军用履带。

但在此后的20年间，由于这种材料的需要有限，在工业生产中很少应用，致使它的发展基本上处于停滞状态。

直至60年代末70年代初，国际上才重新开始这种材料的研究， 1977年M.Johansson宣布芬兰Kymi-kymmene公司所属的Karkkila铸造厂开发了一种使用性能优异的新型球铁，即奥氏体－贝氏体球墨铸铁，并在美、英、法、加等13个国家申请了专利。

这一报导引起了广泛重视，各国从不同角度进行了规模巨大的研究工作。

目前生产贝氏体球铁的方法已由过去的等温淬火单一方法发展到连续冷却淬火和合金化铸态等多种方法。

我国是最早研究和应用贝氏体球铁的国家之一，一些高等院校和科研单位相继研制成功这种新材质并将其应用于生产实践。

贝氏体球铁优异的综合力学性使其具有非常广泛的用途，如用在耐磨、耐冲击、高强度、高韧性和耐疲劳的场合。

在大齿轮方面，贝氏体球铁甚至可以完全代替渗碳钢，在某些条件下比渗碳钢作用更好。

奥贝球铁工艺性能分析由于等温淬火球铁(ADI)优越可靠的静力学和动力学性能，以及降噪音的独特优势和兼具低成本的吸引力，使其在汽车、机械、建材、铁路、农机、军工、冶金、矿山等机械发挥着越来越重要的作用。

近年来，欧美发达国家的各类等淬球铁件产量正以每年15%的速度飞速增长，并且随着研究的不断深入，应用领域不断扩大，被称为“21世纪最具发展前景的金属材料”。

ADI高的强度/重量比是十分吸引人的，在合适的设计下，用ADI代替铝件可使零件重量相等或更轻。

在北美ADI 代替钢可节省30%以上。

ADI的模量是铝的2～3倍，屈服强度是铝的3倍，疲劳或强度是铝的5倍，而且具有良好的减震降噪效果。

ADI的研究和生产集中在三个主要问题：一是用于进行ADI处理的球铁铸件的生产，二是热处理（等温处理），三是ADI的性能。

所有影响铸态球铁的因素都影响ADI，有质量好的球铁才能有优质的ADI，生产ADI和铸态球铁的关键是要求球墨铸铁具有：稳定的化学成分；石墨球数不低于100个/cm2，球化率不低于90%，碳化物及夹杂不高于0.5%，显微缩松不高于1%，珠光体/铁素体的比例恒定。

只有在稳定的化学成分下才能有确定的热处理规范。

最终的组织是无碳化合物析出的针状组织。

奥氏体等温转变反应过程：第一阶段：工件淬入奥氏体等温盐浴中，起初，奥氏体无变化，短暂孕育期，针状铁素体在奥氏体中生长（增加奥氏体中含碳量），20～30min后，奥氏体中的碳增至1.2～1.6%（室温稳定，力学上不稳定，温度下降会转娈成马氏体），保温1～2小时后，奥氏体中的碳量增至1.8～2.2%（富碳奥氏体，热力学、力学上都稳定，理想的ADI组织），此时，ADI中高碳稳定奥氏体有两种形态：一是存在于针状铁素体之间的近似于等轴形的块状铁素体，二是存在于针状铁素体之间的薄片形的条状铁素体；第二阶段：铸件在盐浴中保温超过2～3小时后，高碳奥氏体将分解为更加稳定的铁素体和碳化物，碳化物的出现对ADI力学性能有害，主要是降低伸长率和韧性。

ADI及CADI介绍等温淬火球墨铸铁（Austempered Ductile Iron，简称ADI），是近四十年来发展起来的新一代球墨铸铁材料，被誉为“材料领域的高科技”。

它是通过将一定成分的球墨铸铁经过等温淬火后获得的以贝氏体型铁素体和富碳奥氏体为基体的高附加值铸件产品。

其具有优良的综合力学性能：（1）高强度、高韧性：根据美国ADI标准（ASTMA897/897M-06），ADI的σb可达到750~1600Mpa，而延伸率可达11%以上。

与普通球墨铸铁相比，在相同延伸率的情况下，ADI 的σb约为普通球墨铸铁的2倍；而在相同的σb的情况下，ADI 的δ约为普通球墨铸铁的2倍以上。

（2）轻量化 ADI的密度为7.1g/cm3，而钢的密度为7.8g/cm3。

这就意味着对于同一体积的零件，与钢件相比，ADI的重量要轻10%左右。

（3）噪音低 ADI中存在的石墨球具有很强的吸音性能，同时ADI的弹性模量（E=1700Mpa）比钢的弹性模量（E=2100Mpa）低约20%，具有好的吸震性。

（4）耐磨性好 ADI中存在大量的石墨球，具有较好的润滑作用，能降低摩擦系数和运转温度。

同时基体中存在的大量残余奥氏体，其中部分由于外力作用会转变为稳晶或微晶马氏体，提高了材料的表面硬度，导致ADI的中晚期寿命较高。

（5）价格成本低增进部件的强度，使它更加坚韧、更加轻巧以及更加耐磨，这样就可以减少部件生产所需的材料数量。

使用更少的材料意味着部件的原材料成本更低。

另外，ADI和钢材、铝材、镁材以及其材料相比都是相当廉价的材料。

带碳化物的等温淬火球墨铸铁（Carbdic austempered ductile iron，简称CADI），是在ADI的基础上加入一部分碳化物形成元素，如铬等，从而获得一部分碳化物，使得其在具有较高韧性的同时还具有较高的耐磨性。

ADI标准ADI化学成分推荐范围。

等温淬火球墨铸铁——ADI薄鑫涛【期刊名称】《热处理》【年(卷),期】2016(31)4【摘要】经等温淬火处理的球墨铸铁在国际上称为（Austempered Ductile Iron），简称ADI。

等温淬火球墨铸铁是一种由球墨铸铁通过等温淬火，得到以奥铁体（Ausferrite）为主要基体，具有强度高、韧性好的铸造合金，等温淬火球墨铸铁也称奥铁体球墨铸铁，也有人称为奥氏体一贝氏体球墨铸铁（奥一贝球铁）。

其热处理过程：将球墨铸铁加热到A。

以上，保持一定时间，然后以避免产生珠光体的冷速快冷至一定温度（高于Ms），并保温一定时间，使球墨铸铁得到针状铁素体和富碳奥氏体组成的奥铁体，允许少量其他组织（如马氏体、碳化物）存在，但以不影响所要求的力学性能为准则。

其属于一种力学性能范围宽广的高级铸铁，具有高强度、高韧性和较好的塑性等特点。

目前大致有三类，见表1。

【总页数】1页(P46-46)【关键词】等温淬火球墨铸铁;ADI;贝氏体球墨铸铁;力学性能;热处理过程;针状铁素体;奥铁体;淬火处理【作者】薄鑫涛【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TG143.5【相关文献】1.等温淬火球墨铸铁(ADI)的标准及进展 [J], 张忠仇;曾艺成;李克锐2.等温淬火球墨铸铁(ADI)曲轴的开发 [J], 王守河;张东;张霖3.圆角滚压强化工艺在等温淬火球墨铸铁(ADI)曲轴上的应用 [J], 张东;张春雨;李永真4.奥氏体回火温度对等温淬火球墨铸铁(ADI)高速切削加工性能的影响研究 [J], 吴少华;郭旭红;石皋莲5.等温淬火球墨铸铁及水平连铸型材ADI的发展 [J], 张忠明;王刚;徐春杰;王锦程因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

奥贝球铁ADI的调研报告一、什么是奥贝球铁（ADI）？等温淬火球墨铸铁（Austempered ductile iron, ADI）通常称为奥贝球铁，是球墨铸铁经等温淬火工艺得到的奥氏体+贝氏体组织为主的高强度铸铁。

球墨铸铁：铁素体+珠光体+石墨球ADI：贝氏体（针状铁素体）+残余奥氏体★球墨铸铁：球化率1-3级，球径大小：6-7级；★ADI中，针状铁素体和残余奥氏体的组织粗细及比例决定了铸铁不同的力学性能。

二、奥贝球铁有哪些优异的性能？2.1 优异的机械性能★高强度。

同样延伸率下，其强度是普通球墨铸铁的2倍；优于或者相当于碳钢、低合金钢的强度。

等温淬火热处理工艺★高硬度。

大大高于普通球墨铸铁，与中高碳钢相当。

★优越的耐磨性，优越的疲劳强度和断裂韧性，减震吸音性好等，这些特点使得ADI已经代替锰钢、合金钢等应用于车辆、工程机械上。

2.2 优越的材料性能★比重小。

因为含有一定量的石墨，密度约为7.1g/cm3，同样尺寸的零件较钢件轻10%左右。

★成本低。

相比锻件、焊接件等，ADI材料具有优良的铸造性，能够制造出实际形状和尺寸更接近设计要求的无余量零件，既降低了材料成本，也节省了加工成本。

三、如何得到奥贝球铁，其原理如何？3.1 普通球墨铸铁选择合适的化学成分，熔炼→球化→孕育，得到普通球墨铸铁。

3.2 等温淬火工艺★A→B：P+α-Fe→γ-Fe.奥氏体化（＞A C1）：相变，碳的扩散；★B→C：奥氏体均匀化，碳的扩散；★C→D：淬火，避免得到珠光体★D→E：γ-Fe→下贝氏体（针状铁素体）+A残（残余奥氏体）等温淬火：温度、时间★E→F：空冷。

可能存在残余奥氏体的转化。

3.3分析★设备条件：密闭进行，防止加热过程中铸件与外界反应，影响组织与性能；加热炉与盐浴炉控制稳定：加热过程中铸件变化稳定、可预见，便于设计铸件尺寸。

★淬火介质：常用的热处理淬火介质有：油、气体、熔盐等。

➢油：不能长时间在280度以上工作，不适用于ADI的制备；➢气体：要求：防腐蚀、防氧化；冷却效率低；➢熔盐：优点：温度控制范围宽，操作简单；缺点：腐蚀性、污染环境、铸件需要清洗；常用的淬火介质：（1）55%硝酸钾+45%亚硝酸钠，熔点143℃，应用温度范围：160-550℃；（2）50%硝酸钠+50%硝酸钾，熔点220℃，应用温度范围：280-550℃.四、工艺关键点及其影响4.1 化学成分★化学成分对于ADI组织和性能的影响主要有以下三个方面：（1）偏析；（2）等温处理时ADI组织对时间的敏感性；（3）淬透性；★主要化学元素的影响作用简述及建议值：碳元素：碳能稳定奥氏体；含碳量过高会造成石墨漂浮；建议值：3.5-3.7%硅元素：硅在等温淬火转变时抑制碳化物的析出而产生更多的针状铁素体,并且在等温淬火球墨铸铁中含有更高的硅量可以改善韧性和具有较宽的热处理工艺带。