等温淬火球铁

等温淬火球铁（ADI）材料简介等温淬火球铁（ADI）作为二十世纪铸冶技术的一项重大发明，推动了全世界在机械制造及相关领域的技术进步，并在新世纪里继续创新和推广应用，使我们获得更大的经济和社会效益。

1. 等温淬火球铁特点
等温淬火球铁（简称ADI）是将普通球铁（石墨为球状，基体为铁素体+珠光体）通过适当的等温淬火而获得奥氏体（高韧性）与贝氏体（高强耐磨）组织的金属结构材料。

其性能明显优于其它铸铁，其抗拉强度是普通珠光体-铁素体球铁的两倍，并且，它又保留了良好的伸长率和冲击韧度。

大大优于普通球铁和钢，主要特性是：
（1）特高的强度与耐磨性，又具有中等韧性。

几种材料性能如表1-1。

表1-1 几种材料性能情况
材质抗拉强度
σb
MPa
屈服强度
σ
0.2
MPa
伸长率
δ
%
硬度
HB
主要金相组织性能特点
石墨基体强度韧性耐磨
普通铸铁（HT）150-350 0
150-22
5
片状珠光体低特低低
铁素体球铁（QT）400-500 250-3200 5-18
130-24
球状铁素体中高中
珠光体球铁（QT）600-700 370-420 2-3
190-30
5
球状珠光体高中高
等温淬火球
铁（ADI）800-1600 500-1300 1-10
260-55
球状
奥氏体+贝氏
体
特高中特高
铸造碳钢（ZG）400-640 200-340 10-25
奥氏体+珠光
体+铁素体
中特高中
轧制碳钢315-610 195-275 15-30 铁素体+珠光
体+马氏体
中特高低
正火回火
合金钢（9CrMo）1121 780-821 9
321-33
1
奥氏体+马氏
体+贝氏体
特高中高
（2）减震性好，使用时噪音比钢低1-5db。

（3）低温性能比钢好，适用于低温下使用。

（4）工作过程的不断自硬性。

工作面在使用过程中不断产生自硬性，不断提高强度和耐磨效果。

（5）制造成本比钢低，材料利用率高。

综上所述，ADI的优点是：高（机械性能高）、长（使用寿命长）、易（成型容易）、省（节省原材料）、低（低噪音、低温性能好、低成本）。

2.等温淬火球铁的优点
（1)降低生产成本。

包括原材料成本、切削刀具成本、加工耗时成本(大量石墨的存在，对切削刀具起一定的润滑作用，可延长工具寿命一倍以上，还可提高加工速度)。

（2)生产周期短，工艺路线简单。

2OCrMnTi钢齿轮需经过正火、调质、渗碳、淬火、回火等五道热处理工序，生产周期长，而等温淬火球铁齿轮只需要进行等温淬火工艺，热处理周期只需3-4小时。

（3)减震效果。

基体组织中存在着大量石墨，可以吸震，使齿轮噪音比4OCrMnTi钢齿轮降低5分贝，减少对环境的噪声污染。

（4)抗冲击性能和耐磨性好。

ADI材料的冲击韧性是2OCrMnTi钢的1-2倍，特别是在有振动和冲击的服役条件下使用，钢齿轮容易断裂，导致齿轮完全损坏，而ADI齿轮能够承受住冲击，在受力过程中，残余奥氏体转变为马氏体，因此ADI材料齿轮的耐磨性比锻钢齿轮耐磨性能好。

ADI材料齿轮中的石墨有自润滑的作用，在无润滑或润滑条件差的情况下，使用寿命增加。

（5）减轻产品重量。

ADI优良的综合机械性能决定其可以直接减少零部件的壁厚。

3. 国内外等温淬火球铁的发展现状
ADI材料由于具有许多独特优点，已成为21世纪人们关注的热点材料和技术之一。

西方工业发达国家在过去十多年间，每年以15%的速度增长，预计今后的增长速度可能更快。

据统计，北美地区2001年有200家铸造厂和50家热处理
厂，共生产了75000吨ADI铸件，2002年约生产10万吨ADI，发展速度很快。

目前世界各国生产的ADI零件重量从200克到几吨，代替了碳钢、低合金钢铸锻件、铝合金、铜合金铸件、普通球铁件、焊接件及组装件，品种已有数千种，广泛应用于各工业部门，2008年ADI在美国、英国各工业领域应用情况见表1。

表1 2008年ADI在各工业领域应用情况（%）
国别/行业汽车铁路设备农业设备通用制建筑矿山其它美国51 26 24 21 18
英国44 28 26 12
我国目前的ADI生产状况，产品大致可分为下列几大类：
（1）普通抗磨件。

多用于矿山、建筑、电力、农业等机械上的抗磨零件。

如磨球、衬板、锤头、锤片、磨片等；
（2）耐磨、抗磨结构件。

多用于汽车、拖拉机、铁路车辆、农业机械等要求耐磨及一定性能的零件，这类零件一般需要加工。

这些构件原来材料是锻钢、铸钢、普通球铁、可锻铸铁、铝合金等；
（3）高性能、高精度要求的重要构件。

典型零件为高疲劳性能多缸柴油机曲轴和高精度、高性能各类齿轮。

由于这些零件均为机械的重要构件，受力复杂、负荷重、对材质的性能和产品的尺寸精度要求高，且为大批量生产，要求稳定性好，这就对ADI构件生产过程中的铸造、热处理、机加工、检测等各方面提出了严格的要求。

但目前还没有大批量生产此类零件的厂家。

我国国民经济现处于高速发展时期，根据国家信息中心分析，未来中国经济增长率仍将达到年均6%～8%，这意味着机械工业还会有较大的增长，这为ADI 的扩大应用提供了很好的机遇。

以汽车工业为例，它是国外ADI应用的主要部门，我国汽车2003年产量为444.37万辆，2004年产量为500余万辆，2005年总产量为571万辆，2010年达到1000万辆。

汽车产量的高速增长，为ADI的应用提供了广阔的潜在市场。

如东风汽车有限公司仅康明斯柴油机正时齿轮每年就需要
10万套，约1700t，大连齿轮厂年产类似齿轮150万件，毛坯重3300吨，一汽锡柴6DF发动机正时齿轮40万件，重约1200吨。

此外，在配件市场方面半轴齿轮，差速器行星齿轮、控制臂，等速万向节，发动机支架、差速器壳、转向节、拖钩、制动器支架、钢板弹簧支架、悬架托架、轮毂、横向稳定杆衬套、离合器分离轴承套筒等在国外都已采用ADI件，并批量生产，采用ADI后都可获得很好的经济效益。

由此可见ADI在汽车行业中的巨大潜在市场，加上农业、建筑、铁路、矿山等其它工业部门，ADI具有广阔的发展前景。