等温淬火球墨铸铁的性能及主要元素的作用
等温淬火球墨铸铁在高端齿轮上的应用
等温淬火球墨铸铁在高端齿轮上的应用1. 引言1.1 介绍等温淬火球墨铸铁及其特点等温淬火球墨铸铁是一种具有优异性能的铸铁材料，它具有高强度、高韧性和良好的耐磨性等特点。
等温淬火球墨铸铁的制造工艺相对比较复杂，需要经过多道热处理工艺，包括球化退火和等温淬火处理。
这种铸铁材料在高温高压下形成的高强度铸铁基体中分布着球状石墨颗粒，这些球状石墨颗粒可以有效地阻止裂纹的扩展，提高了材料的韧性和抗拉伸强度。
等温淬火球墨铸铁被广泛应用于汽车发动机、船舶、机床和其他需要高强度和高耐磨性的领域。
在高端齿轮制造领域，等温淬火球墨铸铁的应用也越来越广泛，其优异的性能使得其成为高端齿轮制造的理想材料之一。
1.2 高端齿轮的重要性高端齿轮作为机械传动装置中的核心部件，承担着转速传递、扭矩传递和运动方向变换等重要功能。
它连接着机械设备的各个部分，是整个机械系统运转的关键。
高端齿轮的品质直接影响着机械设备的性能和使用寿命，因此在许多关键领域中，对齿轮的要求十分严格。
在航空航天、船舶、高速列车等领域中，高端齿轮承载着高速、大功率的传动任务，要求齿轮具有高强度、高硬度和高耐磨性。
其可靠性和稳定性直接关系着整个系统的安全性和可靠性。
在工程机械、汽车、军工等领域中，高端齿轮则需要具备良好的耐冲击性、耐疲劳性和低噪音等特点。
这些领域的机械设备对齿轮的精密度和可靠性要求非常高，因为任何一处故障都可能导致设备的损坏或者事故的发生。
高端齿轮在各个领域中都扮演着不可替代的重要角色，其质量和性能直接关系着整个机械系统的稳定运作。
采用高品质的材料制造高端齿轮，如等温淬火球墨铸铁，对于提升机械设备的性能和可靠性具有重要意义。
2. 正文2.1 等温淬火球墨铸铁在高端齿轮制造中的具体应用等温淬火球墨铸铁在高端齿轮制造中的具体应用非常广泛。
它可以用于制造各种类型的齿轮，包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆等。
由于等温淬火球墨铸铁具有高强度、高韧性和优良的耐磨性，所以在高端齿轮中得到广泛应用。
adi等温淬火球墨铸铁力学
adi等温淬火球墨铸铁力学目录1.ADI 等温淬火球墨铸铁的概述2.ADI 等温淬火球墨铸铁的力学性能3.ADI 等温淬火球墨铸铁的应用领域正文ADI 等温淬火球墨铸铁，即 Austempering Ductile Iron，是一种在奥氏体相区进行等温淬火的球墨铸铁。
这种材料继承了球墨铸铁的优良抗震性能和铸铁的高性价比，同时具有接近于钢的力学性能，因此在工程领域有着广泛的应用。
首先，让我们来看一下 ADI 等温淬火球墨铸铁的概述。
球墨铸铁是由铁、碳、硅、锰等元素组成的，其特点是铁素体基体中存在大量的球状石墨。
这种结构使得球墨铸铁具有良好的抗震性能和耐磨性。
然而，传统的球墨铸铁强度和硬度较低，不能满足一些高负荷工况的需求。
为了解决这个问题，人们研究出了一种新的热处理方法——等温淬火。
等温淬火是指在材料加热至奥氏体相区后，快速冷却到临界温度，然后在这个温度下保持一段时间，使材料中的奥氏体转变为马氏体。
这种处理方法可以使得球墨铸铁的力学性能得到显著提高，接近于钢的性能。
接下来，我们来看一下 ADI 等温淬火球墨铸铁的力学性能。
经过等温淬火处理的球墨铸铁，其硬度、强度、韧性等力学性能都有了显著的提升。
根据相关资料，ADI 等温淬火球墨铸铁的硬度可以达到 HRC45-55，抗拉强度可以达到 800-1200MPa，屈服强度可以达到 600-900MPa。
这些性能指标已经接近甚至超过了一些调质钢的性能。
最后，我们来看一下 ADI 等温淬火球墨铸铁的应用领域。
由于其优异的力学性能和低廉的成本，ADI 等温淬火球墨铸铁在工程领域有着广泛的应用。
例如，在汽车行业中，它可以用于制造齿轮、轮毂等高负荷部件；在铁路行业中，它可以用于制造铁路辙叉、护轨等关键部件；在石油化工行业中，它可以用于制造泵体、阀体等耐磨部件。
等温淬火球铁(ADI)及其应用
S 应被严格限制，以保证球化成功，防止过 多的夹杂物产生和球化衰退。P促进脆性，为有 害元素。Mo 、Ni 、 Mn 、Cu 是由强变弱的促进 硬度的元素。Mn 应低于普通球墨铸铁，因为Mn 有显著的偏析倾向，致使石墨分布不均匀。Cu 可 以部分消除 Mn 的不利影响，在使用Cu 后，Mn 含量可放宽至0.5％。加入合金元素Cu 、Mo 、Ni 、Nb可以提高淬透性及力学性能。干扰元素Ti 、 Sn 、 Sb 、V 等破坏球形，要用稀土元素中和， 但Ce过多反球化，应加以控制。
1.2.3 等温淬火时间和奥氏体含碳量 在生产等淬球铁过程中，等淬时的长短起着主要作 用。在铁素体生核期，奥氏体接受铁素体生核与生长排 出的碳份，使得奥氏体中碳份由淬火时的0.8%-1.1%， 增加至1.2%-1.6%。这一碳份还不够使奥氏体在室温稳 定，还要在等温液中继续保温；在铁素体生长期，生长 的铁素体将更多的碳推入剩余奥氏体，使奥氏体碳浓度 增至1.8%-2.2%。这一碳浓度无论从热力学和动力学都 是稳定的。
1.1.3 铸造工艺 采用先进的成形方法和科学的浇冒口设计技 术，防止铸件产生缩孔、缩松、气孔、夹渣等隐 藏性缺陷。孔洞和显微缩松体积＜1％。只有提 供完善的原始铸件，才能保证等淬球铁高性能的 稳定性和可靠性。 铸铁水平连铸和金属型铸造是制造等淬球铁 原件先进的成形方法，这种方法铸件冷却快，石 墨球数又多、又圆整，不易产生铸造缺陷。
互相合作
共同发展
共同进步
等温淬火球铁（ADI）及其应用
等温淬火球墨铸铁（Austempering Ductile Iron)是将球墨铸铁加热至奥氏体温度（850－ 950℃）保温（1－2h）至奥氏体为碳所饱和， 然后急冷至使铸件不生成珠光体并高于马氏体 开始形成温度（Ms）, 在此温度（250－380℃ ）保持足够长的时间（1.5-3.5h）生成针状铁素 体和高碳奥氏体（称为奥氏铁素体）的热处理 态铸铁。等温淬火球墨铸铁简称等淬球铁（ ADI），国内也有称为奥氏体球铁，贝氏体球 铁，奥贝球铁。
新型耐磨材料含碳化物的等温淬火球墨铸铁CADI简介全
新型耐磨材料——含碳化物的等温淬火球墨铸铁摘要：CADI是一种新型耐磨材料，具有较高的耐磨性和较好的强韧性，广泛应用于机械制造领域,越来越收到人们的重视。
本文详细介绍了CADI的主要元素的作用及其含量范围、等温淬火热处理工艺、CADI显微组织和性能特点，并举例说明了CADI在矿山和农机等上面的应用。
关键词：耐磨材料 CADI 等温淬火奥铁体1、我国耐磨材料现状在冶金、矿山、港口、电力、煤炭、建材及军事等各个工业门中，许多工件及设备由于磨损而迅速失效。
材料磨损虽然很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。
2004年北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示，磨损损失了世界一次能源的三分之一。
我国每年因磨损造成的经济损失在1000亿元人民币以上，仅磨料磨损每年就要消耗30多万吨金属耐磨材料，且还以每年15%的速度在增长。
高寿命耐磨材料的研制和使用，关系到国民经济的长期稳定发展。
我国常使用的耐磨材料有普通白口铸铁、高锰钢、镍硬铸铁和铬系白口铸铁，然而他们都有自己的缺点，在使用过程中常常达不到理想的效果。
普通白口铸铁韧性较低，高锰钢在低冲击载荷下加工硬化能力差，高铬铸铁在腐蚀性介质的湿磨损条件下耐磨优势不大。
但是，有一种新型耐磨材料能够克服这些缺点，而且它具有较高的强韧性、耐磨性和良好的综合力学性能。
这种新型耐磨材料就是含碳化物的等温淬火球墨铸铁，即CADI，本文对其进行了介绍。
2、CADI的制备CADI的制备主要分为两个步骤。
第一步，要熔炼浇注出合格的球铁毛坯试样，在熔炼时要注意获得较高的球化率和一定的碳化物含量，材料的化学成分设计也十分重要。
第二步，对试样进行等温淬火热处理。
2.1 化学成分熔炼时加入合金的目的第一是增加淬透性，能保证等温淬火时组织的均匀性。
第二是改变低碳球铁C 曲线的形状和位置，让C 曲线右移，并使其形状变为具有2 个鼻子、贝氏体转变区鼻子突出的S 曲线。
另外，与ADI相比较，CADI中含有碳化物，所以在成分设计时要加入一些碳化物形成元素如Cr等。
球墨铸铁特性及其应用
6、耐磨性 球墨铸铁是良好的耐磨和减磨材料， 耐磨性优于同样基体的灰铸铁、碳钢以致 低合金钢。 （1）润滑耐磨 球墨铸铁的耐磨性优于灰铸铁。 （2）磨料磨损 球墨铸铁在磨料磨损条件下也有一定 应用。但与白口铸铁、低合金钢相比，普 通球墨铸铁的耐磨性并不太好，只有合金 球墨铸铁或合金贝氏球墨铸铁有良好的耐 磨性。
130－180
130－180 160－210 170－230 190－270 225－305 245－335 280－360
铁素体
铁素体 铁素体 铁素体＋珠光体 珠光体＋铁素体 珠光体 珠光体或回火组织 贝氏体或回火索氏体
一、球墨铸铁的力学性能
1、净荷载性能 （1）硬度 球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且 与抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系。 （2）强度和塑性 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织， 下贝氏体或回火马氏体强度最高，其次是上贝氏 体、索氏体、珠光体。 随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度
3、高温性能 （1）硬度 各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在540℃时开始粒状化， 高于650℃ 开始分解，硬度开始下降并逐渐接近铁素体球墨铸铁的 硬度。
四种退火球墨铸铁的高温硬度 200
布氏硬度HBS
150 100 50 0
上贝氏体 下贝氏体 珠光体 铁素体
0
℃
各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度
铁素体球墨铸铁试样冲击吸收功－温度曲线
（2）疲劳强度 某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于45号正火 钢，如珠光体球铁。
材料 铁素体球铁 铁素体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 贝氏体球铁 铁素体球铁 抗拉强度σ （MPa） 461 470 735 760 710 1170－1470 490
球墨铸铁五大元素对铸件的影响(一)
球墨铸铁五大元素对铸件的影响（一）引言概述：球墨铸铁是一种强度高、韧性好的铸铁材料，它由铸造过程中加入的五大元素组成。
这些元素对球墨铸铁的性能和性质产生了重要的影响。
本文将分析和讨论这五大元素对球墨铸铁铸件的影响。
正文：一、锰对球墨铸铁的影响1. 锰的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。
2. 适量的锰可以提高球墨铸铁的韧性和塑性。
3. 锰能够抑制碳化物的形成，从而提高球墨铸铁的耐磨性。
4. 高锰含量会导致球墨铸铁易发生热龟裂。
5. 锰元素对球墨铸铁的影响需要控制在合适范围内，以保证铸件的性能。
二、硫对球墨铸铁的影响1. 硫的加入可以提高球墨铸铁的流动性和润滑性。
2. 适量的硫能够提高球墨铸铁的抗氧化性能。
3. 硫可以促进铁液与砂型的分离，避免铸件表面出现毛刺。
4. 过高的硫含量会降低球墨铸铁的机械性能和耐腐蚀性能。
5. 控制硫含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。
三、铜对球墨铸铁的影响1. 铜的加入可以提高球墨铸铁的耐腐蚀性能和耐磨性。
2. 适量的铜能够提高球墨铸铁的强度和硬度。
3. 铜可以改善球墨铸铁的热导性和导电性。
4. 过高的铜含量会导致球墨铸铁易发生热裂缝和变质。
5. 控制铜含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。
四、镍对球墨铸铁的影响1. 镍的加入可以提高球墨铸铁的耐磨性和抗腐蚀性。
2. 适量的镍能够提高球墨铸铁的强度和硬度。
3. 镍可以改善球墨铸铁的热稳定性和抗氧化性能。
4. 高镍含量会增加球墨铸铁的生产成本。
5. 镍元素的控制需要根据具体应用需求进行调整。
五、钒对球墨铸铁的影响1. 钒的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。
2. 适量的钒能够提高球墨铸铁的耐磨性和韧性。
3. 钒可以改善球墨铸铁的热稳定性和耐热性能。
4. 过高的钒含量会导致球墨铸铁易出现热裂缝和变质。
5. 钒元素的控制需要根据具体应用需求和工艺要求进行调整。
总结：通过对球墨铸铁的五大元素（锰、硫、铜、镍、钒）对铸件的影响进行分析，可以得出结论：这些元素的合理控制和添加可以调整和改变球墨铸铁的性能和性质，从而满足不同应用领域的需求。
球墨铸铁的等温淬火工艺
球墨铸铁的等温淬火工艺球墨铸铁是一种高强度、高韧性和高耐磨损的工程材料，广泛应用于机械、汽车、铁路、船舶等领域。
而其制造工艺中的等温淬火技术是保证此种材料力学性能均匀性和稳定性的重要因素之一。
等温淬火工艺是在球墨铸铁浇铸成型之后进行的一种热处理工艺，目的是消除铸件的内部结构应力和减小组织的尺寸，并使铸件达到均匀的高硬度和高强度。
等温淬火的基本原理是在铸件的完全固化之前，将铸件以较高的温度加热一段时间，使其达到淬火温度。
然后迅速将铸件浸入水或油中淬火，铸件表面温度快速降到室温以下，并形成硬脆的外表面。
此时，铸件表面的冷却速度快于内部，导致表面的组织缩小、变硬，而内部的组织则较慢地在室温下固化，形成相对柔韧的较大晶粒。
等温淬火工艺主要分为以下几个步骤：1. 铸件浇注后，将其在高温条件下加热，使铸件表面达到淬火温度，如淬火温度为860℃，则加热温度为890-910℃，保温时间约为30分钟。
2. 加热后，迅速取出铸件，将其放入淬火介质中进行淬火。
通常要求淬火介质的温度低于室温约20℃，淬火介质一般选用水或油。
3. 淬火后，将铸件取出，进行等温时效。
等温时效是将铸件加热到250-350℃，保温1-2小时，使组织达到均匀状态。
4. 等温时效后，将铸件自然降温至室温。
此时，铸件的内外组织结构均匀，力学性能优异。
等温淬火工艺影响球墨铸铁性能的因素很多，其中加热温度、淬火介质和保温时间是影响最大的因素。
若加热温度过高或淬火速度过快，铸件表面组织易形成过硬的马氏体，而内部组织晶粒较大，从而影响铸件的韧性。
若加热温度过低，淬火介质温度过高，铸件内部组织易形成珠光体，从而降低铸件的强度和硬度。
因此，对于不同的球墨铸铁材料和铸件尺寸，需要根据具体情况选择适当的等温淬火工艺参数，以获得最佳的力学性能和表面硬度。
综上所述，等温淬火工艺是球墨铸铁制造中至关重要的一环，可以显著提高球墨铸铁的力学性能和表面硬度，应用广泛。
adi等温淬火球墨铸铁力学
adi等温淬火球墨铸铁力学摘要：一、adi 等温淬火球墨铸铁的概述二、adi 等温淬火球墨铸铁的力学性能三、adi 等温淬火球墨铸铁的应用领域四、我国在adi 等温淬火球墨铸铁的研究现状及展望正文：adi 等温淬火球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，广泛应用于各种工程结构件和耐磨零件的制造。
本文将对adi 等温淬火球墨铸铁的力学性能及其应用领域进行详细介绍，并分析我国在此领域的研究现状及展望。
一、adi 等温淬火球墨铸铁的概述adi 等温淬火球墨铸铁是一种经过等温淬火处理的球墨铸铁，具有较高的强度和韧性。
等温淬火是指在一定温度下保温一段时间，使铸铁组织发生相应的相变，从而提高其力学性能。
adi 等温淬火球墨铸铁的主要特点是：碳当量较低，铸态组织为铁素体基体，经过等温淬火处理后，组织中保留了大量球状石墨。
二、adi 等温淬火球墨铸铁的力学性能1.强度：adi 等温淬火球墨铸铁的抗拉强度一般在1000-1200MPa 之间，抗弯强度在700-900MPa 之间，具有较高的强度水平。
2.韧性：adi 等温淬火球墨铸铁的冲击韧性强，通常在-20℃以下仍然具有良好的韧性，因此适用于寒冷环境下的工程应用。
3.硬度：经过等温淬火处理后，adi 等温淬火球墨铸铁的硬度一般在HRC40-50 之间，具有较好的耐磨性。
三、adi 等温淬火球墨铸铁的应用领域adi 等温淬火球墨铸铁因其优异的力学性能，在许多领域都有广泛的应用，如：1.汽车行业：用于制造发动机零件、齿轮、壳体等高强度、高韧性零件。
2.矿山机械：用于制造颚式破碎机、圆锥破碎机等耐磨零件。
3.工程机械：用于制造履带板、驱动轮、支重轮等高强度、高韧性零件。
4.石油化工：用于制造高压管道、阀门、泵体等抗磨损、抗腐蚀零件。
四、我国在adi 等温淬火球墨铸铁的研究现状及展望我国在adi 等温淬火球墨铸铁的研究方面已取得一定的成果，但在某些方面与国际先进水平还存在一定差距。
2021等温淬火球墨铸铁的组织性能与加工工艺范文2
2021等温淬火球墨铸铁的组织性能与加
工工艺范文
0引言 气缸套作为发动机的关键零部件，与气缸盖、活塞、活塞环组成了发动机的心脏燃烧室，将热能转换为机械能。随着发动机技术向高速、大功率、高爆压、低排放、 高性能、轻质量、长寿命的方向发展[1],需要通过提高功率来提升发动机性能，使得 发动机爆压不断提升，导致气缸套工况更加恶劣。现有合金灰铸铁材质的气缸套要满 足高爆压使用条件就必须增加壁厚，这样才能有效防止掉台、崩裂等失效风险。如果 增加气缸套的壁厚，大功率高爆压发动机的设计就必须增加缸心距，这将导致发动机 体积和质量大幅增加，达不到轻质量、低排放、节能环保的效果；另外，还会影响缸 套散热效果，降低缸套和缸内部件的使用寿命[2]. 所以，必须开发一种高强度、高耐磨的材料来适应未来发动机技术的发展。等温 淬火球墨铸铁具有高强度、塑性好、动载性能好、耐磨性及吸震性好等优点[3-6],非 常适合气缸套的工况需求，高强度可以满足发动机的高爆压需求；同时还可将气缸套 壁厚做得非常薄，这不仅使气缸套质量减轻，还可大幅减少缸心距，减少发动机体积 和质量，达到轻质量、低排放、节能环保的目标[7-8].在此基础上，本文按照合金化 原理设计了一种新型球墨铸铁的成分，并对其等温淬火后的组织性能进行了系统研 究，优化出加工工艺和热处理工艺，为高性能气缸套的制备提供试验依据和技术支 撑。 1试验材料与方法 试验材料采用500kg中频感应电炉熔炼，其主要化学成分（质量分数，%）为：w （C）=36% ~39%;w（Si）=25% ~28%;w（Mn）=02% ~03%;w（P）<01%;w （S）≤002%;w（Cu）=12% ~16%;w（Ni）=01% ~02%;残余 w（Mg）=003% ~005%;残余 w（Ce）=002% ~004%,余者为 Fe.在溶化铁水中，加入质量分数为 10% ~12%的 ZFCR6球化剂，经过 75硅铁一次孕育剂和硅锶二次孕育剂处理后， 用卧式离心浇注机浇注成气缸套毛坯，浇注温度为 1350~1450℃，模具温度为 450~500℃，出坯温度为 750~850℃，出型后铸件自然冷却。 拉伸试样取自气缸套毛坯，将拉伸试样分别在880℃、920℃、950℃的温度下进行 奥氏体化处理，保温时间 90min.然后迅速放入 340℃、360℃、380℃的盐浴炉中，分 别进行 40min、80min、120min的等温淬火处理，随即空冷至室温。拉伸试验在岛津 AGI250kN电子力学拉伸试验机上按照 GB/T228-2002进行。断口形貌的观察在 JSM5610LV扫描电镜（scanningelectronmicroscope,SEM）上进行。 金相试样取自拉伸试棒，逐级打磨至镜面光滑后，经过质量分数为4%的硝酸酒精 深度侵蚀后，在扫描电镜上进行组织观察，金相组织观察完毕之后进行布氏硬度的测 量。硬度测试在 HB3000B型布氏硬度计上进行，选用的压头直径为 2.5mm,试验力 为 1837.5N,保持时间为 30s.在对等温淬火球墨铸铁微观组织和力学性能分析的基础 上，优化出适合于工业化大生产条件下的等温淬火工艺。然后在BRUKERUMT3型摩擦 磨损试验机上，检测该工艺条件下球墨铸铁与气缸套常用灰铸铁材质的摩擦因数。试 验时采用润滑油进行润滑，摩擦配副采用镀铬活塞环，载荷为 10N,试验温度为 150℃，往复频率 15Hz,往复行程 4mm,测试时间 100s.同时表征了等温淬火球墨铸铁 在不同摩擦速度下摩擦因数的变化规律，不同的摩擦速度通过改变往复频率得以实 现，往复频率从 15Hz变化至 45Hz.
球墨铸铁中主要元素的作用
一、碳1.当碳当量小于4.5%~4.7%时，增加含碳量可提高镁的吸收率，有利于球化。
2.碳高铁水流动性好，凝固期间析出石墨最多，石墨化体积膨胀增加，补偿收缩增加铸件致密性，改善机械性能。
3.在共晶成分以上，增加含碳量易产生石墨漂浮，降低机械性能。
4.降低含碳量易产生游离渗碳体，使机械性能降低，脆性增加，同时增加缩孔，缩松等铸造缺陷。
二、硅1.硅是强烈的石墨元素，即使石墨结晶，又使渗碳体分解。
因此，提高含硅量，石墨球径减小，数量增加，形态圆整。
2.硅量增加，铁素体增加，珠光体减少，强度和硬度降低，塑性和韧性提高。
3.硅具有强化铁素体的作用，当含量大于3.3%时，脆性增加，塑性降低。
4.硅使共晶点向左上方移动，使凝固区间缩小，增加流动性，减少缩松。
三、锰1.锰降低共析转变温度，从而稳定并细化珠光体组织，在石墨化退回时，阻止珠光体的分解。
2.锰促使渗碳体形成，增加锰量可提高强度，降低塑性、韧性。
当组织中出现较多自由渗碳体时，除硬度外，其他性能均下降。
3.锰增加过冷奥氏体稳定性，使S曲线右移。
加入量为0.5%为宜。
四、磷1.磷在铁中具有一定的溶解度，超过此值在组织中出现二元或三元磷共晶，沿晶界分布，破坏了晶粒间的结合能力，因此使球铁的强度下降。
2.磷增加晶间缩松倾向，降低机械性能。
3.在热处理中，磷不阻碍共晶渗碳体的分解，而阻碍共析渗碳体的分解。
4.磷提高脆性转变温度范围，增大冷裂性。
5.随着磷含量增加，缩孔，缩松倾向增加。
五、硫1.硫与稀土、镁具有很强的结合能力，原铁液含硫高会消耗过多球化剂，而出现球化不良和球化衰退。
2.原铁水含硫量高，球化剂加入量大，处理后铁水温度低，铁水中夹杂物多，铁水表面氧化结膜温度高，铁水流动性差，容易使球铁产生夹渣、皮下气孔等缺陷。
3.。
adi 等温淬火球墨铸铁材料
adi 等温淬火球墨铸铁材料
adi等温淬火球墨铸铁材料是一种耐磨、耐腐蚀的特种材料，它以球墨铸铁铸件为主要原料，通过高温等温淬火的方式制成的。
它具有良好的耐磨性、耐腐蚀性以及良好的抗冲击性能，广泛应用于食品、化工、汽车制造等行业，是当今许多工业部门中使用最为广泛的一种金属材料。
adi等温淬火球墨铸铁材料是由球墨铸铁加工而成的，它包含有3-4%的碳，2.5-3.5%的硅和1-1.5%的铬，还有少量的磷、镁和锰等微量元素。
adi等温淬火球墨铸铁材料在熔融时具有很好的流动性，冷却后具有较高的硬度，这使其具有良好的耐磨性和抗冲击性能。
此外，adi等温淬火球墨铸铁材料也具有优异的耐腐蚀性能，可以有效抵抗腐蚀性气体、液体及大气中的细菌和微生物的侵蚀。
另外，它具有极佳的热强度，可以承受高温环境，是船舶、汽车、火车和机械设备等行业的首选材料。
adi等温淬火球墨铸铁材料的加工性能也很好，它可以热加工、冷加工和焊接，并能够获得优良的装配性能。
它可以通过拉伸、压缩、冲压、冲击、切割、车切和铣切等加工形式加工成不同的铸件和零件。
因此，adi等温淬火球墨铸铁材料是目前市场上应用最为广泛的一种特种材料，它的优点包括良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗冲击性能，另外它还具有良好的加工性能和热强度，可以满足各种行业的需求，为工业部门提供了良好的工作条件。
球墨铸铁特性及其应用
石墨呈分散分布的蠕虫状、球状、团 状、团絮状
石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球 状、团状、团絮状
球化率（％） ≥95
90－95 80－90 70－80 60－70
3、石墨大小
石墨球大小分级(GB9441-1988)
级别
石墨直径（100×） mm
3级
4级
讨论
薄壁铸态球墨铸铁
在欧美发达国家的阀门铸造 工艺中，日趋使用薄壁铸件， 可以节约资源。
薄壁铸态球墨铸铁件是壁厚 仅为几毫米的铸件。由于薄壁， 共晶凝固时冷却速度极快，所 以抑制白口组织的出现成为首 要问题。
白口临界球数(个/平方毫米)
700 600 500 400 300 200 100
0 0 1 2 5 10 15 20 25 冷却速度R（摄氏度/秒）
球墨铸铁的金相组织
金相组织与力学性能的关系 力学性能与金属的金相组织密切相关，
什么样的金相结构决定了什么样的力学性能。 球墨铸铁也不例外，只有石墨球化，才能发 挥金属基体的作用，使铸铁的力学性能大幅 度提高。也只有石墨球化，进一步改变基体 的性能才更有意义。
因此，对球墨铸铁的金相研究，是我们 了解球墨铸铁，使用球墨铸铁的前提条件。
铁素体C：3.6-4.0% Si：2.4-2.8%
珠光体C：3.4-3.8% Si：2.2-2.4%
2、锰
球墨铸铁中，由于球化元素具有很强 的脱硫能力，不需要锰承担这种功能。锰 有严重的正偏析倾向，往往有可能富集于 共晶团界处，严重时会促使形成晶间碳化 物，显著降低球墨铸铁的韧性。
铸态铁素体Mn：0.3-0.4%
1、球墨铸铁有较宽的共晶温度范围 2、球墨铸铁的糊状凝固特性 3、球墨铸铁具有较大的共晶膨胀
adi 等温淬火球墨铸铁材料
adi 等温淬火球墨铸铁材料
adi等温淬火球墨铸铁材料是一种多用途材料，它可以用于制造范围极广的产品。
它可以用于制造建筑和工业类产品，包括但不限于空调，热水系统，管道阀门，儿童车等。
它的特点是抗腐蚀性能好，耐高温性能好，耐磨性好，不易变形，价格合理。
adi等温淬火球墨铸铁材料的制作过程非常复杂，众多部分的工艺需要经过精心组合，方能获得最佳效果。
制作此类材料需要以碳钢为原料，并经过冶炼、炼球、淬火、物理化学处理等复杂工序，完成材料的制作。
由于碳钢的特性，通过淬火处理可以使材料变得更加坚硬，抗腐蚀性更强，耐高温性能更好，耐磨性更好，不易变形，更有利于实现节能、降耗效果。
adi等温淬火球墨铸铁材料除具有优良的力学性能外，还具备卓越的韧性，能有效抵抗细小裂纹的产生，从而提高使用寿命。
此外，这种材料还具有良好的焊接性能，可以较好地满足复杂结构焊接的要求。
此外，adi等温淬火球墨铸铁材料采用了高精度的抛光处理，使其表面光滑，对环境无污染，美观大方，受欢迎程度非常高。
综上所述，adi等温淬火球墨铸铁材料具有抗腐蚀性好、耐高温性能好、耐磨性好、不易变形等特点，是制造室内外设施的理想材料，在住宅建筑，工业建筑，农业建筑等多种场景中均有广泛应用。
同时，它的制作过程复杂，技术要求较高，技术处理和测试工作都非常耗时，因此价格更是较高。
总之，adi等温淬火球墨铸铁材料是一种优质的铸铁材料，深受
用户青睐。
它比普通铸铁材料具有更强的性能，更符合用户要求，不仅可以用于建筑工程，还可以用于工业设备和汽车行业，是制造室内外设施的最佳选择。
等温淬火球墨铸铁关键技术应用（上）
等温淬火球墨铸铁关键技术应用（上）一、等温淬火球铁（ADI）的几个基本认识及性能特点1．几个基本认识1）等温淬火球铁是把健全的球墨铸铁件进行等温热处理，以获得优异的综合力学性能，因此其前提是健全的球墨铸铁件。
2）合金元素对球铁力学性能有重要影响，但对等温淬火球铁（ADI）没影响。
等淬的目的是就是利用热处理技术改变铸铁的基体组织，提高力学性能，节省合金元素。
加入合金元素的目的是提高淬透性。
3）球铁原始基体组织对等淬球铁的力学性能没影响，但对变形有影响，因铁素体和珠光体变形量是不一样的，其线性增长量是铸态基体组织和等温温度的函数（见下图）。
为了提高加工刀具寿命和控制变形，美国通用汽车公司在生产ADI后桥齿轮时，铸件经退火以获得100%的铁素体。
试验表明，在试样热透后保温15分钟，已足以使基体完全奥氏体化。
4）球化率、球数对ADI冲击、疲劳等动态力学性能影响很大，强度愈高，影响愈显著。
因此，对球化率及石墨球数的要求比普通球铁高，球化率要求90%以上（见表1、表2）。
表1 石墨球化分级对稀土球墨铸铁疲劳极限和小能量多冲性能的影响球化分级力学性能1级(>95%) 2级(>90%) 3级(>80%) 4级(>70%) 5级(>60%) 疲劳极限/MPa 286 274 265 251 222不同冲击功的冲断次数×103冲击吸收功为2.453J 8.0 6.05 3.89 2.51 1.02 冲击吸收功为1.962J 11.7 10.5 8.8 4.7 0.99 冲击吸收功为1.472J 17.7 16.0 15.8 9.8 3.5 冲击吸收功为0.981J 94.3 99.0 74.9 29.7 6.66表2 石墨球大小、球数对等温淬火球墨铸铁弯曲疲劳强度的影响炉号500个石墨球中大小分布（％）平均球径/×10-3 mm球数/mm2奥铁体显微硬度HV弯曲疲劳极限/Mpa <0.01mm 0.01～0.02mm0.02～0.03mm0.03～0.04mm0.04～0.05mm0.05～0.06mm>0.06mm63 1 14.7 48 22 14 0.3 28.43 170.69 512 250～26064 2.2 36.3 42.8 10.2 5.3 1.7 1.5 25.88 172.01 551 28065 12.8 38.2 39.8 8.5 0.7 19.64 262.08 548 3505）等温淬火球铁各牌号主要靠不同等温温度获得，与化学成分关系不大，即同一成分球铁用不同等温淬火温度可生产不同牌号ADI。
等温淬火球铁(ADI)及其应用
S 应被严格限制，以保证球化成功，防止过 多的夹杂物产生和球化衰退。P促进脆性，为有 害元素。Mo 、Ni 、 Mn 、Cu 是由强变弱的促进 硬度的元素。Mn 应低于普通球墨铸铁，因为Mn 有显著的偏析倾向，致使石墨分布不均匀。Cu 可 以部分消除 Mn 的不利影响，在使用Cu 后，Mn 含量可放宽至0.5％。加入合金元素Cu 、Mo 、Ni 、 Nb可以提高淬透性及力学性能。干扰元素Ti 、 Sn 、 Sb 、V 等破坏球形，要用稀土元素中和， 但Ce过多反球化，应加以控制。
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等温淬火球铁（ADI）及其应用
等温淬火球墨铸铁（Austempering Ductile Iron)是将球墨铸铁加热至奥氏体温度（850－ 950℃）保温（1－2h）至奥氏体为碳所饱和， 然后急冷至使铸件不生成珠光体并高于马氏体 开始形成温度（Ms）, 在此温度（250－380℃） 保持足够长的时间（1.5-3.5h）生成针状铁素体 和高碳奥氏体（称为奥氏铁素体）的热处理态 铸铁。等温淬火球墨铸铁简称等淬球铁 （ADI），国内也有称为奥氏体球铁，贝氏体 球铁，奥贝球铁。
1.1.3 铸造工艺
采用先进的成形方法和科学的浇冒口设计技 术，防止铸件产生缩孔、缩松、气孔、夹渣等隐 藏性缺陷。孔洞和显微缩松体积＜1％。只有提 供完善的原始铸件，才能保证等淬球铁高性能的 稳定性和可靠性。
铸铁水平连铸和金属型铸造是制造等淬球铁 原件先进的成形方法，这种方法铸件冷却快，石 墨球数又多、又圆整，不易产生铸造缺陷。
日本等温淬火球墨铸铁（JIS）标准 ，如表2。 表2. 日本等温淬火球墨铸铁（JIS）标准
我国湖北省机电研究设计院和安陆粮食机械厂企 业标准（Q／AL-J600-083-1998）， 如表3 。
ADI球铁介绍成分性能
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。
球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响
球墨铸铁简介：球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
析出的石墨呈球形的铸铁。
球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90％，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。
球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量 3.6～3.8％，含硅量2.0～3.0％，含锰、磷、硫总量不超过1.5％和适量的稀土、镁等球化剂。
制造步骤：（一）严格要求化学成分，对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷，硫的含量（二）铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失（三）进行球化处理，即往铁液中添加球化剂（四）加入孕育剂进行孕育处理（五）球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸，合理应用冒口，冷铁，采用顺序凝固原则（六）进行热处理球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五种元素。
对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。
为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。
以下就球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响做详细的阐述：1、碳的作用和影响：碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。
由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5～3.9%之间，碳当量在4.1～4.7%之间。
铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。
将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。
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Ｉ ｌ ｝ Ｉ ｉ 』 瓴化 ， 在 续 的淬 火过程 时 ， 随着表 面 含碳 量
（ ２ ） 康 明斯标 准 Ｃ Ｅ Ｓ ７ １Ｍ Ｂ ４ ８ ７评 定 晶 问氧 化 ， 晶 问 氰化 ／ ｆ 超过 ０ ． ０ ２ ５ ４ Ｉ ｌ ｌ Ｉ ｎ 。 （ ３ ） 克莱斯勒 ： Ｐ ｓ 一 ２＜Ｓ＞ 晶 问 氧 化 Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ （ —
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６ 结 论
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［ 知 识 园地 ］
等 温 淬火 球 墨铸 铁 的 性 能及 主 要元 素 的作 用
Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ４ ７ ３ ３ －２ ０ ０ ９ ｛ （ 等 温淬 火球 墨 铸铁件 》 标 准列 ｔ ｌ ； ｒ牌 ： Ｑ Ｉ １ ） ８ ０ ０ 一 １ ０、 ９ ０ ０ — ８ 、 １ ０ ５ ０ — ６ 、 １ ２ ０ ０ — ３、 １ ４ ０ ０ 一 ｌ 。 在 尺寸 ≤３ ０ １ １ １ １ １ １ 下 ，其抗拉 强 度 （ 最低） 分 圳为 ８ ０ ０ Ｍ Ｉ ａ 、 ９ ０ ０ Ｍ ｉ ’ ｌ ０ ５ ０ ＭＰ ａ 、 １ ２ ０ ０ ＭＰ ａ 、 １ ４ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ； 埘 服点 （ 最低 ） 分别 为 ５ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ 、 ６ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ 、 ７ ０ ０ ＭＰ ａ 、 ８ ５ ０ Ｍ Ｉ 、 １ １ ０ ０ ＭＰ ａ ； 断 仲 Ｋ丰 （ 最低 ） 分别 为 １ ０ ％、 ８ ％、 ６ ％、 ３ ％、 １ ％ ： 乃外列 出 了抗磨 的等 温淬 火球 罨铸 铁 Ｑ Ｔ Ｉ ） Ｈ Ｂ ｗ４ ０ ０及 Ｑ Ｔ Ｉ ） ＨＢ Ｗ４ ５ ０ 。 对应 的硬 度 为 ４ ０ ０ ＨＢ Ｗ 及
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高塑 韧性 。
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《 热 处理》
２ ０ １ ７年 第 ３ ２卷
第 ４期
的析 出 、 降低 凝 同收缩 造成 的缩 孑 Ｌ 和缩松 倾 向 、 改蒿 铸 造 ￣ 川 － ４ ￣ 匕 Ｇ 碳还影 响强度 、 韧性 及 加Ｔ硬 化 等性能 。
ｓ ｉ 强烈促 进 石 墨化元 素 ， Ａ Ｄ Ｉ 性 能 随着 硅量 的升 Ｉ 岛 提 ， 行 着 细化组 织 和增加 铁素 体量 的作用 。
４ ５ ０ ＨＢ Ｗ； 抗 托 强度 （ 最低 ） １ ４ ０ ０ ＭＰ ａ及 １ ６ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ； 服点 （ 低） １ １ ０ ０ ＭＩ ’ ａ及 １ ３ ０ ０ ＭＰ ａ ； 断 后 伸 长率 （ 最 低） 前 者为 １ ％。
其 中各 主要 元素 的作用 如下 ： Ｃ稳定 奥 氏体 元素 ， 阻止 贝氏体转 变 ， 降 低 Ｂ的下 濉 度 ； 足促 进 化元素， 碳量 离， 会 阻止 渗 碳 体
淬透 性 ， 缩 短 处理 时 『 白 】 ； 钼 与锰共 同使用 ， 效 果 世好 仉 址过 『 的 ， 会降低 Ａ Ｄ Ｉ 的强度 和塑性 。
Ｎ ｉ 、 Ｃ ｕ扩 大奥 氏体 ， 形成【 占 １ 溶体 ， ／ ｆ 形成 碳化 物 ； 使 Ｃ ｔ ｔ ｔ ｔ 线 Ｉ ’ 移， 提 高淬 透 性 ； 能 降低 冷 脆转 变温 度 ， 提
Ｍｎ 大 奥 氏体元 素 ， 降低 过 冷奥 氏体 的分 速 度 ， 捉 尚 氏体 的稳 定 ， 使 Ｃ曲线 右移 ， 提 高淬透 性 。
Ｓ 、 Ｐ硫 反球 化元 素 ， 形 成 硫化物 易 引起火 渣 、 孔 等铸 造 缺
降低 强度 和塑 韧性 。
磷 埸偏忻 ， 磷共 晶集 聚 在共 晶 团边 界上 ，