奥贝球铁ADI调研报告
含铌奥-贝球铁的组织及耐磨性能研究的开题报告
含铌奥-贝球铁的组织及耐磨性能研究的开题报告一、选题背景随着工业化的发展，金属材料的使用范围越来越广，并且对于材料性能的要求也越来越高。
在许多重工业领域，如钢铁、炼油、化工等，高耐磨性材料是至关重要的。
随着科技的进步，进口的高耐磨合金材料在中国市场上价格较高且供应不足。
因此，开发具有高耐磨性能的本土材料是一项非常重要的任务。
奥氏体不锈钢在许多领域广泛应用，因为它拥有优异的焊接性和蠕变性能，并且不易受到腐蚀的影响。
贝氏体奥氏体复合材料由高强度贝氏体组成，可以大大改善普通不锈钢的耐磨性能。
铌是一种在高温下保持良好机械性能的重要元素，可以提高合金的强度和硬度。
因此，设计合成含铌奥-贝球铁材料并研究其组织及耐磨性能具有重要意义。
二、研究内容1. 合成含铌奥-贝球铁材料；2. 研究材料的组织结构，使用显微学和扫描电镜等方法进行表征；3. 测试材料的力学性能和耐磨性能；4. 分析材料组织结构和耐磨性能之间的关系。
三、研究意义1. 开发高性能、低成本的本土材料，满足国内市场需求；2. 研究奥-贝球铁材料的组织和性能关系，对理解其他金属材料的微观结构和耐磨性能有重要意义；3. 可提供用于制造需要高耐磨性材料的工业领域的实际应用价值。
四、预期结果1. 成功合成含铌奥-贝球铁材料；2. 研究材料的组织结构和力学性能，确认该材料的强度、硬度和耐磨性能；3. 确定该材料的最优工艺条件和应用范围；4. 为制造高耐磨性材料提供了新方法和技术。
五、研究方法1. 先进行木模铸造的实验，分析分别加入铌的贝氏体、渗碳体试件的金相组织变化，添加铌对组织结构的深度影响，并分析得到最优的铌贝氏体含量。
2. 分析各类非金属夹杂物在铁熔体中的形成机理，制备含铌奥氏体组织的铜铝合金，利用液态金属中的胶凝效应成功制备含铌夹心奥氏体组织，然后再于铸造过程中将铝硅合金耐热浇注剂输入进来，确保得到铸造件表面含铌奥-贝球铁组织。
3. 研究材料的结构和性能，使用扫描电镜和 X 光衍射对其进行微观和宏观结构表征，使用Rockwell-C硬度计和试验机对其进行力学性能测试。
我国奥_贝球铁的研究进展及其应用
我国奥-贝球铁的研究进展及其应用上海工程技术大学(上海市200335) 沈利群 摘要:奥贝球铁是70年代发展起来的一种新型工程材料,具有优良的综合机械性能.通过文献调研,综述了我国近年来奥贝球铁的研究进展和应用实例.关键词: 奥贝球铁 研究 应用The Research Progression and Application Examples of Austenite-bainite Ductile IronShen L iqun(Shanghai U niver sity of Engneer ing Science) Abstract:A ust enite-bainite ductile iro n is a new engineer ing mat reial developed in the y ear o f1970s′.It has ex cellent sy nt hetic m echanical pr opert ies.T he resear ch pr o gr ession and a pplicatio n ex amples,in this co untr y,of austenite-bainite ductile ir on w ere r eviwed thr ough liter atur es investig atio n.Key words: A ustenite-bainite ductile ir on, Resear ch, A pplicat ion1 前 言奥氏体-贝氏体球铁(简称奥-贝球铁)是球铁经等温淬火后获得的.其基体为贝氏体和残余奥氏体,具有强度、塑性和韧性都很高的综合机械性能,抗拉强度1000M P a以上,延伸率10%以上[1],特别是具有很高的弯曲疲劳强度和良好的耐磨性,显著地优于其它基体球铁,是一种优良的工程结构材料.奥-贝球铁自1977年问世以来,受到国内外材料工作者的广泛重视,并对其进行了深入研究.本文通过文献调研,归纳总结了近年来我国有关人员对奥-贝球铁的研究进展,并介绍了一些应用实例,以期使这种性能优良的廉价材料得到进一步推广应用.2 研究进展2.1 影响奥-贝球铁组织与性能的因素[2、3、4、5]可归纳为以下几种:(1)原始组织:理想的基体组织是无碳贝氏体和30%～40%的高碳奥氏体,应避免渗碳体的存在;(2)化学成分:对于未经合金化的奥-贝球铁,Si、M n是重要元素,Si抑制碳化物的析出,最终形成奥氏体-贝氏体复合基体,M n能提高淬透性,但要注意其偏析倾向;(3)热处理工艺:提高奥氏体化温度,可增加残余奥氏体的体积百分数,但要注意奥氏体晶粒长大,以避免塑性、韧性下降,在(900±20)℃可获得较好的综合机械性能.为了获得奥氏体-贝氏体基体,等温温度必须高于上贝氏体形成的下限温度.在上贝氏体区等温淬火,随等温温度升高,组织趋于粗化,塑性、韧性升高而强度、硬度下降.在350～370℃等温可获得良好的综合性能.等温淬火后在280℃×24h回火,组织不变;在300～380℃回火,抗拉强度下降,延性很好;在380℃以上回火,组织完全转变,延性下降.2.2 奥-贝球铁合金化 奥-贝球铁的用途不同,对机械性能的要求也不同.但要获得奥-贝组织,就必须为提高它的淬透性而加入一定量的合金元素.2.2.1 Cu-N b合金化[6] N b能形成稳定的C、N化合物,N b化合物的存在能细化奥氏体晶粒和等温后的贝氏体,抑制C的扩散而阻止贝氏体和残余奥氏体的分解.Cu能扩大贝氏体化的壁厚,在不过量时不产生偏析,还能使M n、Si更加均匀化.化学成分:0.06%～0.15%N b,0.7%～1.3%Cu,<0.5%M n, 2.7%～3%Si的奥-贝球铁,在(900±10)℃奥氏体化后350℃×1.5h等温淬火,可获得最佳的综合机械性能.2.2.2 Cu-M o合金化[7] M o是碳化物形成元素,具有良好的淬透性,可保证25m m以上的厚断面全部淬透.Cu的加入,有助于提高奥-贝球铁的塑性和韧性,阻止奥氏体分解,减少贝氏体等温转变产物对时间的敏感性.Cu、M o合理搭配,有助于奥-贝球铁综合机械性能的提高.2.2.3 Si-M n合金化[8] 奥-贝球铁当含M n量小于1.0%时具有较好的综合机械性能,R b可达1080M P a、D达16%、A k达94J/cm2、HR C40,已能满足高强度又要有一定塑、韧性及耐磨性的场合使用.此后随含M n 量增加机械性能下降而硬度提高,可用于要求高耐磨的场合.Si量从2.60%增加到3.86%时,机械性能明显提高.当Si/M n比大于5.0时,具有较好的强韧性.所以在等淬条件下,采用适量的Si、M n可得到强韧性较好的奥-贝球铁,而无需加入贵重的合金元素.2.2.4 M n-Cu合金化[9] 制造壁厚大于25mm等温淬火球铁件,均要添加Ni、M o或Cu、M o等合金元素,以保证淬透.M n在球铁中偏析严重,致使韧性降低而限制了它的含量.若要以M n代M o合金化,则必须克服M n偏析造成的不利影响.研究表明0.6%F eSi、0.02%Bi复合孕育,可削弱M n的严重偏析的不利影响,扩大M n的含量范围,再配加0.8%Cu形成适合≤40mm中等壁厚的M n-Cu奥-贝球铁,其合适的化学成分:3.3%～3.7%C, 2.6%～2.8%Si,0.7%～0.8%M n,<0.035%S,<0.07%P,≈0.8%Cu,上述成分的奥-贝氏球用T A900℃×60min,在300℃等温淬火60min,可使壁厚≤40m m的铸件达R b>1 200M Pa.M n-Cu奥-贝球铁既使M n代M o,又使原来难以满足的低M n限制大大放宽.2.3 铸态奥-贝球铁为了克服等温淬火易变形、中心部位淬不透的弊病,通过加入适量提高淬透性的N i元素,使之铸态形成上贝氏体加奥氏体为主基体的球铁,它省去了热处理过程,适合于制造结构复杂、形变大、壁厚大的铸件,扩大了奥-贝球铁的生产和应用范围.经反复研究,效果较好的奥-贝球铁的化学成分: 3.4%～3.7%C, 2.3%～2.7%Si,≤0.3%M n,<0.06%P,<0.03% S,0.03%～0.04%RE残,0.03%～0.05%M g残, 1.0%～1.2%Cu,0.5%～0.7%M o,0.7%～0.9% N i[10].为了在低N i含量下获得较高强度的铸态奥-贝球铁,探讨了加入微量B提高基体淬透性以获得以下贝氏体为主基体的可能性.研究认为微量B可降低N i的加入量,较大幅度提高球铁强度和硬度,0.001%B的作用相当于0.4%～0.6%N i的作用.通过四元两水平正交实验法,得出Ni、Cu、M o、B在一定配比下可获得高强度的铸态奥-贝球铁,优选出N i1M o1Cu2B1组的R b能超过940M Pa,N i1M o1Cu1B1组的硬度值能超过HRC62[11].2.4 低合金奥-贝球铁焊条[12]随着奥-贝球铁生产应用的日益广泛,奥-贝球铁的焊补便成为急待解决的问题之一.为了提高焊缝金属的奥-贝化能力并使其具有较高的综合机械性能,研究了Cu、N i、M o对焊缝金属等温转变、奥-贝化能力、机械性能的影响以及奥-贝球铁焊缝的基本结构,目的是研制低合金奥-贝球铁新焊条以满足焊补大缺陷的需要.研究表明Cu、N i、M o可不同程度地提高焊缝金属的奥-贝化能力,其中以M o的作用最为明显,但过多M o含量会降低焊缝机械性能.采用Ni-M o复合加入可改善焊缝机械性能.N i-M o低合金奥-贝球铁新焊条与非合金化奥贝球铁焊条相比,焊缝金属的奥-贝化能力提高2.5倍.N i-M o奥贝球铁焊缝的机械性能为:R b1148M P a,D9.0%,A k130J/cm2;焊接接头的机械性能为:R b1140M P a,D9.2%.焊缝及焊接接头的机械性能均能满足奥-贝球铁的要求.2.5 奥-贝球墨可锻铸铁[13]70年代初发展了一种新型材料球墨可锻铸铁,使石墨呈球状,提高了力学性能,大大缩短了石墨化退火时间,并保留了可锻铸铁的各种优点.为了克服奥-贝球铁对原材料中M n、P及球化干扰元素限制较严和要求严格控制熔铸和热处理工艺等弊病,于是在奥-贝球铁和球墨可锻铸铁的基础上,研制了奥-贝球墨可锻铸铁.它是将球墨可锻铸铁的白口毛坯,加热至(900±10)℃,保温2h,使渗碳体完全分解,完成第一阶段石墨化,并使基体组织转变为均一的奥氏体,然后在(370±5)℃等淬1.5h,获得奥-贝组织.它有以下特点: (1)具有很高的综合力学性能,优良的抗弯曲和抗接触疲劳性能,并具有良好的耐磨性,适于制造齿轮、各种重要受力零件和抗磨件.(2)组织和性能比较稳定,质量易于保证,生产工艺易于掌握,特别适合生产水平不高的中、小厂采用.(3)生产成本较奥-贝球铁低,用其代替钢材20CuM nT i等制造齿轮等零件时,可大大降低生产成本,取得较好的经济效益.(4)可放宽对原材料成分要求,允许含有较高的M n、P、S和球化干扰元素,因而可采用地方生铁熔炼.2.6 奥-贝球铁零件的等淬尺寸变形[14]从目前奥-贝球铁推广情况来看,尚需解决等淬过程中引起的产品变形问题.以目前奥-贝球铁应用最多的典型零件齿轮为例,作了奥-贝球铁等温淬火变形问题控制的试验.球铁经等淬处理后,会发生不同程度的膨胀变化,但尺寸变形方向基本一致,可以通过控制等淬前的加工尺寸而使零件尺寸符合技术要求;但对于不再进行磨削加工的零件,等淬后可能降低精度等级.等淬后的奥-贝球铁变形与残余奥氏体量有关,增加残余奥氏体量,不但有利于材料获得良好的塑性、韧性,也有利于尺寸变形的减小.2.7 奥-贝球铁的疲劳特性及其影响因素2.7.1 接触疲劳破坏形式及其影响因素[15] 应用奥-贝球铁生产齿轮具有加工性好、成本低、重量轻、噪声小等优点.齿轮的主要失效形式是接触疲劳破坏,故有必要对其进行研究并得出相应的强化措施.应用铁谱技术分析了接触疲劳过程,试验表明:奥-贝球铁接触疲劳破坏形式取决于载荷大小.在重载荷下(疲劳寿命小于5×106次)破坏形式为片状剥落;在轻载荷下破坏形式为麻点剥落.疲劳裂纹是在表面石墨空穴的边角处萌生,并向深处扩展.接触疲劳磨损分三个阶段:磨合阶段;正常磨损阶段及疲劳磨损阶段.应用铁谱技术可以预测寿命.奥氏体对奥-贝球铁接触疲劳性能有正反两方面的作用,只有当奥-贝球铁中奥氏体分布均匀,板条密集,奥-贝球铁才能硬度高、韧性好,具有较好的接触疲劳性能.2.7.2 应变疲劳性能及其影响因素[16、17]用x射线衍射分析方法测定奥-贝球铁在不同应变幅下循环后残余奥氏体量的变化,并联系奥-贝球铁应变疲劳特性的关系研究了残余奥氏体的作用.结果表明:奥-贝球铁应变疲劳中应变诱发残余奥氏体转变为马氏体,相变加速了疲劳裂纹的形核和扩展,降低了疲劳寿命;应变疲劳诱发残余奥氏体相变存在一个临界应变幅,低于此临界值残余奥氏体不发生转变;残余奥氏体的机械稳定性还影响着应变疲劳寿命,稳定性较高的材料应变疲劳寿命长于稳定性较低的材料.此外石墨球化状态对奥-贝球铁应变疲劳性能有着重要影响,球化不良的石墨加速了奥-贝球铁的失效.2.7.3 影响疲劳强度的因素[18]为使奥-贝球铁能应用于齿轮、曲轴、车轮等零件达到取代锻钢件的目的,必须改善其疲劳强度.研究指出影响奥-贝球铁疲劳强度的主要因素是:球铁铸件的铸态质量、热处理工艺和表面处理这三个方面的最佳结合.改善奥-贝球铁疲劳性能的途径是:通过金属型铸造、定向凝固、快速冷却加低温浇注、型内球化处理等措施提高球化率;降低球铁的碳当量;通过合金元素的复合加入,提高奥氏体化温度和等温淬火温度来增加奥-贝球铁中的残余奥氏体量;选择合理的喷丸处理工艺参数.3 应用实例3.1 齿轮第二汽车厂铸造二厂采用成分: 3.6%～3.9%C, 2.2%～2.8%Si,≤0.3%M n,≤0.07%P,≤0.03% S,0.03%～0.05%M g,0.02%～0.04%RE的奥-贝球铁,生产EQ153汽车上的齿轮件,热处理工艺采用分步等淬法,奥氏体化后在略低于等温淬火油槽中淬火3min,保证已形成的奥氏体不会在等温淬火时间内向珠光体转变,然后等温淬火120min后空冷.经上述处理后齿轮的机械性能可达到R b1010～1380M Pa,D2%～8%,A k42～97J/cm2,HR C36～48.3.2 曲轴化学成分3.5%～3.8%C, 2.5%～2.8%Si,≤0.3%M n,≤0.07%P,≤0.03%S,0.2%～0.25%M o, 0.8%～1.7%Cu,≤0.04%M g,≤0.03%RE的Cu-M o奥-贝球铁制作170F曲轴已投产多年,采用890～920℃×2h和350～370℃×2h等温出炉空冷的处理工艺,可保证机械性能达到R b≥880M Pa,D≥4%,A k ≥80J/cm2[7].浙大与杭州柴油机总厂对奥-贝球铁应用于480柴油机曲轴研究表明,在适当的保护措施下,等温淬火后曲轴总体变形在精加工余量范围内,不影响成品曲轴精度,螺纹、链槽等在等温淬火后也不变形.可用先完成除粗-精磨外的所有机加工,再等温淬火,而后粗、精磨的方法生产奥贝球铁曲轴.Cu-M n合金奥-贝球铁(<0.5%M n,0.6%～1.0%Cu,0.2%～0.3% M o)可使直径60mm的曲轴淬透,经380℃×60min淬火后机械性能达R b1101M Pa,A k141J/cm2, D512.2%[20].3.3 汽车后拖钩支承座及衬套[21]CA141载货车后拖钩的支承座、衬套原采用铸态铁素体球铁制造.投产不久,发现这两个零件一般行驶3000公里左右即损坏失效.支承座、衬套承受较大的冲击载荷和由冲击形成的凿削式磨损,处于货车尾部,汽车扬起的粉尘形成了严重的磨料磨损,工况恶劣.使用非合金奥-贝球铁制造支承座及衬套,行车试验表明,使用寿命是铁素体球铁的70倍以上.其最佳的热处理工艺参数为:奥氏体化温度(900±10)℃、时间(30±5)min,等温温度(360±10)℃、时间(30±5) min.目前奥-贝球铁支承座、衬套已投入生产.3.4 汽车后拖曳钩[22]对用奥-贝球铁制CA1091车的后拖曳钩进行了研究和行车试验,并得出了合适的奥-贝球铁成分和热处理工艺.后拖曳钩材料应具有较好综合机械性能和耐磨性能,选择了Cu-N b奥-贝球铁,其热处理规范为:900℃×1.5h,240℃×5min,360℃×1h.行车试验寿命达8万公里后状况仍很好,原锻钢后曳钩行驶3.7～4.5万公里即磨损严重甚至造成断裂.用奥-贝球铁取代锻钢生产拖曳钩,每件可节约材料1/3左右,减重1kg.・管 理Management・铸造废品分析与制订对策的方法成都机车车辆厂(四川省成都市610051) 黎觉仪 摘要:分析了铸造废品的类型与产生特点,总结现场经验,将防止废品采取的对策归纳为四种方法:对症下药法;系统对策法;材料隔离法;小步骤法.通过实例,说明如何对废品情况进行宏观分析,并从方法论的角度对制订对策的思路进行了探讨.关键词: 铸造废品 铸件质量分析 对策Rejected Casting Analysis and thier Prevention MeasuresL i Jueyi(Cheng du L ocomo tiv e and R olling Sto ck W or ks) Abstract:In this paper the author analy zes the ty pe and feat ur es o f reject ed casting s,and sum up the ex peri-ence fr om site.T he author sugg ested four kinds o f method fo r avo id cast ing lo ssing.T hen by w ay of exam ples, the author descr ibes how to analyse the r ejected castings,it also discusses the measur es of avo id casting defects fr om the v iew of metho lo gy.Key words: Cast ing r ejection Q ualit y anlaysis of casting M easures 铸造生产是一项系统性很强的生产工程,任何一道工序离开了节奏,某种原辅材料脱离了标准,都可能产生质量问题.由于影响废品的因素几乎是无限的,而我们掌握的现场实际情况及可能采取的手段却是有限的,分析与选择对策的时间必须紧张而及时.因此,本文对废品出现的几率及选择对策的方法进行了认真的分析.本文是资料[1]的继续与发展.从废品出现的几率来看,有两种性质完全不同的废品.一种是偶然性废品,一种是长期性废品.偶然性废品是由生产中偶发性原因造成的.例如,由于生产线临时发生故障造成停顿,工人注意力分散造成操作一次性失误.这些都不足为怪,暂时可不予理会.但是有些偶发性因素包含有某种必然,有些变化虽属偶然,却显示出警报信号,如金属化学成分暂时脱离标准,型砂性能的波动等,应密切观察,防止成为有一定倾向的:脱标F,由偶然性废品转化为惯性废品.长期性废品是由造型材料、炉料、模具、造型、熔炼等工艺设备方面的原因造成的.废品是成批性、阶段性的发生,往往是重复出现,在未采取有效措施前,废品不会自行消失,而是由其内在规律性的作用,继续发生,直至其根源被排除为止.从废品产生的原因及必须采取的手段来看有两种参考文献1 王怀林等.汽车工艺,1990(2),172 刘光华等.球铁,1991(2),63 郭戟荣等.汽车工艺,1990(5),304 申澎运等.现代铸铁,1989(3),195 沈百令等.兵器材料科学与工程,1993(3),49 6 王环林等.球铁,1989(3),67 徐 雍等.球铁,1990(2),78 徐 铮等.球铁,1991(1),79 谭宋勤等.河北机械,1991(2-3),4110 张金山等.山西机械,1992(4),1611 李子全等.甘肃工业大学学报,1993(3),2012 孙大谦.焊接学报,1994(2),13113 赵伯王番等.铸造,1992(8),1914 王立人等.球铁,1991(1),1115 范鹤立等.大连理工大学学报,1989(3),295 16 梅 志等.理化检验(物理分册),1992(1),8 17 梅 志等.物理测试,1993(3),10618 郭立新.江苏冶金,1993(5),1519 陈富茂.球铁,1990(2),4320 宋金山.现代铸铁,1991(1),321 王环林等.汽车工艺与材料,1992(6),2822 张瑞卿等.汽车工艺与材料,1993(6),17。
QTD1050-6奥贝球铁相变动力学研究
QTD1050-6奥贝球铁相变动力学研究奥贝球墨铸铁(ADI)是以贝氏体为主并有部分残余奥氏体为基体的球墨铸铁,由于ADI的各项性能较高,且其成本相比于球墨铸铁、铸铝、锻钢等价格低廉,具有明显的性能与成本两方面优势,使其应用范围逐渐扩大。
在实际生产过程中,通常根据所需要的组织和性能来合理制定热处理工艺。
本文采用膨胀法并结合金相硬度法研究QTD1050-6奥贝球铁在不同热处理工艺条件下,即在不同的等温温度和不同的冷却速度条件下的相变规律。
在本实验条件下,QTD1050-6奥贝球铁在等温相变过程中,当等温温度在300℃-340℃范围内,组织中铁素体呈细长针状,残余奥氏体分布相对较为均匀;随等温温度的升高,贝氏体的最大转变量先增加后减少,当等温温度达到300℃时,贝氏体最大转变量为85.9%,达到最大值;而当等温温度超过400℃时,组织中贝氏体急剧减少,因此QTD1050-6奥贝球铁的等温淬火温度可以选择在300℃左右;根据绘制出的TTT图发现,不同温度下,贝氏体的孕育期有所差异,等温转变曲线呈“C”型,C曲线的“鼻尖”温度为380℃,表明在此温度下贝氏体的转变速度达到最快。
QTD1050-6奥贝球铁在连续冷却相变过程中,根据温度-膨胀量曲线确定各相转变的开始、转变结束的温度和时间;在不同的冷却速度下,主要发生四种类型的相变,即:先共析铁素体转变、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。
通过QTD1050-6奥贝球铁CCT曲线图的绘制,得到奥贝球铁的AC3温度为838℃,AC1温度为782℃,马氏体发生转变实际温度211℃;最终得到:QTD1050-6的奥氏体化温度范围为870-890℃,连续冷却热处理过程中,冷却速度应低于14.4℃/s。
结合金相硬度实验,在连续冷却转变过程中,不同的冷却速度下所得到的的组织不同,在制定有关奥贝球铁热处理工艺时,可以根据所需的性能,选择冷却速度,从而获得相应的组织,已达到性能要求。
奥贝球铁(ADI)材料在球磨机上的应用
一
般 球磨 机 衬板 主要 失 效形 式 是 宏 观 断裂 、 形 、 料 磨 损 ， 变 磨 以及 磨球
小能 量 多次 冲击 造成 的 局部 缺损 。因 此 ， 磨 机 衬 板 制 造 材 料 应 有很 高 的 球 耐磨 性 和一 定 的抗 冲击 能力 。 由 于奥 贝球 铁化 学 成分 和热 处 理工 艺 的不 同 ， 硬度 、 其 抗拉 强 度和 抗 冲
３ 热 处 理 工 艺
图 １所 示 为 热 处 理 工 艺 ： 氏 奥
体化 在 台 车 箱 式 炉 中 进 行 ， 温 淬 等 火在 带 有强 力 机械 搅 拌 和强 制 风 冷 的盐 浴 炉 中进行 。为 使 同一 炉 产 品 不至 于 因进 出 盐浴 炉 先后 顺 序 差 别 而影 响 配 件 的 热 处 理 质 量 ， 以 采 所 用专 用 工具 实 现整 炉 产 品 同时 入 炉
球磨 机 是冶 金磨 矿 、 泥 、 电 等行 业用 得 最多 的 粉磨设 备 。据权 威部 水 发 门统计 ， 国 每年 在球 磨 机 上 消 耗 的 钢 铁 达 数 百 吨 。长 期 以来 ， 磨 机衬 我 球 板 、 球等 易 耗件 主要 使 用锰 系 、 系金 属作 为 制作 材 料 ， 磨 铬 寿命 较 短 ， 机 检 停 修频 繁 ， 重 影响 了生 产 。奥贝 球 铁作 为 我 国新 型耐 磨 材料 ， 严 具有 优 良的 力 学 和铸 造性 能 ， 良好 的耐 磨性 和抗 冲击 疲 劳 性 能 ， 生产 成 本 较 低 ， 延 长 且 对 球磨 机 检修 周期 ， 节能 降 耗 ， 高生 产率 ， 提 起到 了 积极 的推 动 作用 。
技 术 讲 座
铁道机 车车辆工人 第 １ ２ １ 年 （ ０ ０ ０ ０ ２ ０ １０ ０ ２ ２ １ ） １— ０ ８— ２
贝氏体球铁——精选推荐
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。
低合金奥贝球铁的试验研究
低 合 金 奥 贝 球 铁 的 试 验 研 究
刘 仙 山 王 从 祥 李 颖 。 ， ，
（． 汉 理工大学 材料学院 ， 北 武 汉 １武 湖 ４ ０ ７ ；． 堰 职 业 技 术 学 院 机 电工 程 系 ． 北 十堰 ３ ００２十 湖 ４２０ ） ４ ０ ０
料 ， 国外 和 国 内都 采取 加 入大 量 的铜 （ ｕ 和镍 （ ） 金 ， 格 限制锰 ｆ ） Ｃ ） Ｎｉ合 严 Ｍｎ 含量 （ ｏ ３ ） 方法 ， 如波 ＜ ． 的 例
兰 铸 造研 究 所 的 Ａｄ ｍ ｏ ｌｋ 所 要 求 的球 铁 化 学 成分 为 ：３ ５ Ｃ，２ ６ ５ ｉ ０ ２ Ｍｎ，． ６ Ｐ， ａ Ｋ ｗａｓ ｉ ．４ ． ５／ ， ． ６／ ９Ｓ ９ ５ ００
体化 和等 温 淬 火均 在 盐 浴炉 中进行 ， 氏体 化 温度 为 ８ ０ ９ ０ Ｃ， 间 为 ９ ｍｉ ， 温 淬火 温 度 为 ３ ｏ 奥 ７ １ 时 ０ ｎ等 ６ ～
３ ０Ｃ， 间 分 别 为 ６ ｍｉ 、０ ｎ １ ０ ｎ ８ 时 ０ ｎ ９ ｍｉ 、 ２ ｍｉ 。
３ 试 验 结 果 及 分 析
ｌ 引 言
奥 贝球 铁 （ ＡＤＩ是 综 合性 能 优 异 的新 型工 程 材料 ， 仅具 有 高 强度 ， 的塑 、 性 和 高 的耐 磨性 ， 有 ） 不 高 韧 还
很 好 的弯 曲疲 劳 强度 和 接触 疲 劳强 度 。 ２ 自 Ｏ世 纪 Ｏ年 代 出现 以来 ， 起 了世 界 范 围 内工程 技 术界 的高 度 引 重 视 。 Ｏ年代 以后 更 是得 到迅 速 发 展 ， 成功 地应 用 到生 产实 践 中 。 了得 到 性能 优 异 稳定 的奥 贝球铁 材 ７ 被 为
奥贝球铁工艺性能分析
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。
奥贝球铁的铸造及热处理研究
（３）锰 在 奥 贝 球 铁 中 ，是 扩 大 奥 氏体 区
的 元 素 ，它 降 低过 冷奥 氏体 的分 解 速 度 ，提 高 奥 氏体 的稳 定 性 ，并 使 Ｃ曲线 右 移 ，显 著 提 高 淬 透 性 。
生 产 奥 贝球 墨铸 铁 必 须 妥 为 控 制 化 学 成 分 。
（１）碳 具 有 稳 定 奥 氏体 、阻 碍 贝 氏 体 转 变 的 作用 ，并 改 变 上 贝 氏 体 的下 限温 度 ，即 降 低 其 下 限温 度 。而 残 余 奥 氏体 的 数 量 及
与 含 硅 量 有 直 接 关 系 ，其 它 合 金 元 素 也 会 影 响 奥 氏 体 化 的 最 低 温 度 ，但 没 有 硅 的影 响 大 。当含 硅 量 高 、或 铸 件 壁 厚 、或 含 石 墨 球 数 量较 少时 ，应 该 采 用 高 温 奥 氏 体 化 。奥 氏 体 化 温 度过 高 会 导 致 基 体 组 织 粗 大 ，降
的 成 就 之 一 。
马 氏 体 转 变 的 能 力 及 低 温 组 织 的 稳 定 性 强 度 、硬 度 。奥 氏体 化 时 间应 以淬 透性 为基
等 。此 外 ，碳 是果 时 间太 短 ，碳 化 物 不 能 完 全 溶 解 ，
２ 奥贝球铁 （ＡＤ１）机理及 制造 奥 氏体 是碳 与 合金 元 素 溶 解 在 ．Ｉ．一 Ｆｅ
减 少 脆 性 ，但 较 高 的 含 钼 量 对 奥 贝球 铁 的 使 用 领 域 。
强 度 和 塑 性 都 有 降 低 作 用 。钼 使 Ｃ曲 线 右
移 ，不 仅 使 材 质具 有 良好 的 淬透 性 ，而且 缩 参考 文献
《ADI项目介绍》湖北机电研究院编着
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
二、我院奥贝球铁研发情况
湖北省机电研究设计院
八十年代，
就开始从事ADI的研究开发工作，
并向芬兰派出了访问学者，在赫尔辛基工业大学
专门研究ADI。
九十年代初， 我院铸造所就开发出ADI的磨球 和衬板，此后更生产出奥贝球铁无螺栓衬板，经 鉴定达到国内领先水平，并获得国家专利。
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2001年7月 我院受美国英格索兰（INGERSOLLRAN） 桂林分公司的委托，开发生产ADI的风镐缸体和 机头。
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我院研发生产ADI产品情况
风镐缸体、机头 （出口）
榨油机榨螺
造纸磨浆机磨片
我院已研发生产的ADI产品
膨化机蘑菇头
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1999年
继续以应用技术研究为主导，开发了挖掘机铲齿，破碎 机锤头，冶金轧辊、覆带板、链轮等多种新产品。
AUSTEMPERED DUCTILE IRON
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2000年
通过技术服务和转让，为河南淇鑫机械厂完成了造纸 机械中的纸浆磨片，使用时间延长50%，性能大为提高，现 已生产磨片近万片。
1、奥贝球铁的发展 2、我院奥贝球铁项目国际合作情况
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1、奥 贝 球 铁 的 发展过程
奥贝球铁 ——等温淬火球墨铸铁 Austempered Ductile Iron——ADI
发明时间 1977年，M.Johansson宣布芬兰 KymiKymmene公司所属的Ka978年45届国际铸造年会上宣读了该论文。）
奥-贝球铁辊环成分与组织的研究
奥-贝球铁辊环成分与组织的研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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ADI奥贝球铁项目简介
ADI项目简介ADI(Austemped Ductile Iron 的缩写)，在国内被称作奥贝球铁，康明斯发动机，卡特彼勒工程用车，一级方程式赛车，英国女王专车，英国工程用车及载重卡车, ROLLR & Royce 轿车公司，德国载重汽车，德国Dailmer-Benz,瑞典SKF,Saab,VOLVO汽车，Automotive Components 公司等等。
还有许多著名公司的知名产品以及军工产品中许多关键件使用了ADI铸件。
即使在北欧严寒气候条件下也得到成功应用。
ADI 的特点由于具有超级的性能，在重要应用领域，ADI 铸件正在快速取代缎钢、焊接结构件、碳钢和铝铸件。
1．强度高。
同样韧性下ADI的抗拉强度是普通球铁的两倍，高于或相当于碳钢、低合金钢的强度。
2．重量轻。
同样尺寸的零件比钢件轻10%。
ADI的强度是铝铸件的3倍，其比重仅是其2.5倍。
因为有多一倍的服役期，所以一个设计合理的ADI铸件相对铝铸件也具有明显优越性。
这对重量及节能敏感的汽车等行业有重要意义。
3．低能耗。
美国通用公司证实，ADI较之同样性能的铸钢产品能节约50%左右的能源，较之锻钢件节能约80%左右。
我国能源紧张，发展ADI 更符合国情。
4．低成本。
欧美一些著名公司经系统核算得出结论：ADI取代铸钢、锻钢、焊接钢件，综合成本可降低23%左右。
5．优良的减震性。
由于ADI含有石墨，其减震性明显优于碳钢。
这对于降低齿轮运转噪音有重要意义。
对于汽车行业将要执行的欧-3标准，无疑是一条捷径。
6．极好的耐疲劳性。
大量研究和实践已经证明，与碳钢、低合金钢相比，ADI具有相当或更好的耐疲劳性，其动力性能超过锻钢、铸钢和低合金钢。
经喷丸处理，ADI的疲劳强度相当或优于淬火钢或表面氮化钢。
与铝不同，ADI的疲劳极限经千万次的循环后仍保持恒定。
7．优越的耐磨性。
ADI较同样硬度的钢具有更好的耐磨性。
在较低的布氏硬度水平上，ADI的耐磨性能超过普通工艺的碳钢。
奥-贝球墨铸铁耐磨性能研究
I
重庆大学硕士学位论文
英文摘要
ABSTRACT
In this paper, under the conditions of austenitized at tempera-tures ranging from 850℃ to 950℃ and austempered at temperatures ranging from 260℃ to 420℃, the austempering treatment of ductile iron was conducted. A series of specimens made of austenitic-bainitic structure having different relative volume fraction, different shape and distribution of these two constituents were obtained. The wear behavior of ADI with different hardness was investigated under the conditions of sliding and rolling wear with lubricating and impact abrasion. And the wear mechanism of ADI was studied. The results showed that with increasing austenitizing temperatures(850~950 ℃ ) and austempering temperatures(300~400℃) the wear resistance of ADI in lubricated sliding friction decreased， and the wear mechanism was mainly adhesive wear； With increasing austempering temperatures the wear resistance of ADI in lubricated rolling friction decreased to a value, and then increased. And the wear mechanism was a process of pit-shaped fatigue spalling. In the present paper it is proposed that the wear resistance of ADI is a synthetical result of the shape, distribution, amount and stability of retained austenite, as well as the shape and distribution of bainite, and the hardness and toughness of ADI itself. It’ s emphasized that a certain amount of retained austenite which envelopes bainite rods with a shape of thin film and fine pieces is favourable to the improuement of the wear resistance of ADI. But too much austenite with continuously blocks jioned is harmful to the wear resistance of ADI. In the meantime, fine bainite is favourable to the wear resistance of ADI while coarse bainite is disadvantageous. It’ s effective to improve the shape and the distribution of austenite and bainite by lowering austenitizing temperatures and austempering temperatures properly. On the other hand, the influence of graphite on the wear resistance of ADI was discussed. Fanally, some suggestions were made for selection of ADI to suit various wear conditions. KeyWords: ADI, Austemper, Retained Austenite, Bainite, Friction Wear
奥贝球铁(ADI)等温淬火连续生产线
奥贝球铁(ADI)等温淬火连续生产线摘要：本文介绍了奥贝球铁(ADI)等温淬火连续生产线的工艺流程和设备配置，分析了该生产线的优点和应用前景，同时探讨了在实际生产中遇到的问题及解决方法。
通过实验验证，证明了该连续生产线能够满足ADI的生产需求，提高了生产效率和产品质量。
关键词：奥贝球铁(ADI)；等温淬火；连续生产；优点；应用前景；问题解决正文：一、引言奥贝球铁(ADI)是一种新型的高性能材料，在汽车、机械、航空航天等领域得到广泛应用。
ADI具有高强度、高硬度、高韧性和良好的阻尼性能等优点，但传统的生产工艺需要多次处理，生产效率低，成本高。
为此，研究开发了ADI等温淬火连续生产线，能够满足生产的需求。
二、工艺流程该生产线主要包括铸造、等温淬火、热处理和最终加工等步骤。
其中，铸造采用真空铸造或压力铸造，制备出ADI毛坯。
等温淬火是该生产线的核心工艺，将毛坯加热至Austenite区，等温保温，然后急速冷却至贝氏体区。
热处理是通过高温回火或的退火处理，调节ADI材料的硬度和韧性，最终加工则通过机械加工或表面处理等方法进行。
三、设备配置该生产线主要包括：真空或压力铸造设备、等温淬火炉、热处理炉、自动化输送系统、质量检验设备等。
其中，等温淬火炉采用先进的控温系统，保证温度控制精度高，急冷系统采用液氮等媒介，快速降温速率能够达到50℃/s以上。
四、优点和应用前景①生产效率高：该生产线可以实现自动化连续生产，缩短生产周期，提高生产效率。
②产品性能优良：针对不同要求，可以进行适当的热处理和淬火，从而提高产品的硬度、韧性和阻尼性能。
③应用前景广泛：ADI具有强度高、韧性好、耐磨性能强等优点，可广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域，具有发展潜力。
五、问题与解决在实际生产中，主要遇到以下问题：①等温淬火温度不均匀：采用高精度温控系统和优化的急冷方式，解决了这一问题。
②等温保温时间难以控制：采用先进的生产管理系统，实现对等温保温时间的精确控制。
年产量5000吨奥贝球铁(ADI)产品项目可行性研究报告
年产量5000吨奥贝球铁(ADI)产品项目可行性研究报告1．总论1.1项目名称：5000吨奥贝球铁(ADI)1.2项目承担单位：某机械有限公司1.3项目负责人1.4申请项目简述1.4.1奥贝球铁的特性奥贝球铁(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l—1。
表l—l几种材料性能情况材质抗拉强度σbMPa屈服强度σ0.2MPa伸长率δ%硬度HB主要金属组织性能特点石墨基体强度韧性耐磨普通铁铸（HT) 150-350 0150-225片状珠光体低特高低铁素体球铁（QT) 400-500 250-3200 5—18130-240球状铁素体中高中珠光体球铁（QT）600-700 370-420 2—3190-305球状珠光体高中高奥贝球铁（ADI）800-1600 500-1300 1—10260-550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 9321-331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）。
而本项目采取的少、无合金奥贝球铁，方案除具有上述优点外，通过合理的配方和先进铁水净化技术减少合金加入量，不但进一步降低了生产成本，还提高了产品性能。
锰铜合金奥贝球铁组织与力学性能研究
1 实验过程 1.1 成分设计
锰 铜 合 金 奥 贝 球 铁 的 名 义 化 学 成 分 为 ：3.5C 2.5Si-xMn-0.04P-0.02S-yCu（质量分数，%）。其目的 是利用 Cu 和 Mn 提供材料的淬透性，降低奥贝球铁
理组织的测量值见表 2 所示。 2.2 能谱分析
对白亮区和基体组织进行了微区成分分析，见 图 4（a）中 A 点和 B 点。由图 4（b）可知，硅形成负偏 析，而锰在晶界处产生正偏析，易在组织中形成白亮 区，多为碳化物、马氏体和残余奥氏体的混合物，显 著降低材料的塑性和韧性。在基体中硅和锰的含量 正常，如图 4（c）所示。
Si、Cu
石
[3] 叶学贤.等温淬火球墨铸铁的发展及应用.见：第三届全国等温淬
墨
火球墨铸铁（ADI）技术研讨会论文集[C].无锡:现代铸铁杂志社，
球
2002：9-13.
[4] 赵红，徐卫平，周继扬.奥氏体等温转变铸铁研究的新进展[J].铸
造，2001（5）:243-248.
Mn 图 5 球墨铸铁中各元素的微区偏析示意图 表 3 锰铜合金奥贝球铁标准试样在不同状态下的力学性能
使用光学显微镜和扫描电镜（型号为 QUANTA400）观察并拍摄金相组织，对试样进行能谱分析。金 相检测按 GB/T9441—1988 《球墨铸铁金相检验》评 级。腐蚀剂为 4%的硝酸酒精溶液。
2 结果与分析 2.1 显微组织
图 1 为锰铜合金奥贝球铁试样铸态光学显微组 织。由图 1 可知，铸态试样的石墨大部分成球状，如 图 1（a）所示。按照 GB/T9441—1988 球墨铸铁金相 检验标准，球化级别为 2 级，测得球数为为 32 ~
日本奥贝
谢谢大家！
ADI的水脆化主要是由于试样表面附着的水在拉伸 塑性变形分解为氢，氢使应力诱变产生马氏体产生氢 脆而导致的。
树脂粘接剂的涂覆使ADI发生显著的脆化。
减少石墨直径，不仅可大幅提高ADI的抗拉强度 和延伸率，而且可减缓ADI的水脆化，其原因是石墨 球直径减小，球铁凝固时合金元素的偏析减轻，等温 转变后的γ-pool量减少，拉伸过程中的应力诱变马氏 体减少，从而抑制了ADI的水脆化。
FCAD1400-1 1400以上 1100以上
2以上
1以上
341以上
401以上
与1989年版的标准比较： 增加了FCAD900-4和FCAD1400-1两个牌号； 标准的表示由FCD××××A改为FCAD××××-×
3. 基础研究
3.1 等温淬火及等温转变 1.等温转变后的基体组织
(SEM观察，各温度3h等温淬火)
增加石墨球数。
采用特殊等温淬火工艺，如二段等温淬火、 预淬火等温处理。 选取合适的加工刀具和合理的加工工艺。
3.4 ADI的水脆化
ADI的水脆化受化学成分、石墨球直径和球数、等 温淬火条件等因素的影响。 除ADI外，高强度的淬火回火球铁和珠光体球铁具 有同样的脆化现象，而铁素体球铁无明显的水脆化；
日本奥贝球铁研究及 应用概况
华中科技大学 蔡启舟 魏伯康 林汉同
1. 前言
在日本：
20世纪70年代初，开始奥贝球铁的研究，1978年用 于工业生产。
80年代以来，日本奥贝球铁的基础研究和应用研究 取得了巨大的进展，其内容涉及冶金工艺、合金设计、 热处理、显微组织、质量管理和实际应用等诸方面。
当前，奥贝球铁材质的高级化和实用化已成为日本 强韧铸铁协会加速铸铁高级化进程的一项重要内容。
奥贝球铁（ADI）等温淬火连续生产线
奥贝球铁（ADI）等温淬火连续生产线
吴光英
【期刊名称】《金属热处理》
【年(卷),期】2005(30)C00
【摘要】本文简单介绍了奥贝球铁（ADI）等温淬火连续生产线。
【总页数】3页(P322-324)
【关键词】奥贝球铁;等温淬火;生产线
【作者】吴光英
【作者单位】南京新光英炉业有限公司,南京211135
【正文语种】中文
【中图分类】TG164.2;TQ564
【相关文献】
1.等温淬火对奥贝球铁上贝氏体转变动力学的影响 [J], 郭新立;苏华钦
2.三硝水分级在奥贝球铁等温淬火工艺中的应用 [J], 林韶华
3.等温淬火温度和时间对奥贝球铁组织性能的影响 [J], 吴秋敏;袁延彬;李广路
4.等温淬火球铁等温转变过程与奥贝球铁生产的若干问题 [J], 汤崇熙
5.等温淬火处理对奥贝球铁冲刷磨损性能的影响 [J], 于学勇;华征潇
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磨球市场调查报告
磨球工艺技术的发展，是随着耐磨材料技术的发展和工业生产（矿山、水泥行业)的不断提高而逐步提高发展。
耐磨材料中传统的材料首先是高锰钢，其次为各种耐磨合金钢。抗磨白口铸铁是耐磨材料中的主要品种，也是磨球材质中的主要品种。
目前全球磨球工艺技术主要可按生产地域分为以下几大类。
2.1欧洲
以比利时MAGOYTEAUX公司（世界第一）为代表，在欧洲建有近11家工厂（全球建有近30家工厂），主要以砂型铸造铬合金为主，属高铬白口铸铁，也有少量的低合金钢磨球。
11.7-13.5
4.1-4。72
磨煤火电
9。16亿KW
1.0—1。1Kg/KW
91。6—100。8
32—35
脱硫石灰石
2991万吨
0.4kg/T 石灰石
1。2
0.42
水泥
24。92亿吨
0.2Kg/泥
49。8
17.43
合计
435.6—580.6
152.5—203.2
3、国内磨球市场
3。1磨球市场概述
磨球市场的分布与用量，可以认为就是矿山、水泥、火电厂等的分布与产量。按初步估计2014年国内矿山磨球消耗总量为260-400万吨/年,水泥行业磨球消耗总量为40-50万吨/年，火电行业磨球消耗总量为100—120万吨/年.
3.2矿山市场
在矿山其消耗量与矿山选矿磨矿根据矿石性质不一样而有所不同，大约每吨入磨矿消耗钢球1。0—1.8㎏左右，目前矿山用球主要以低铬球为主.中国2014年铁矿石产量15.14亿吨，球耗为150—270万吨/年；2014年有色金属（10种常用有色金属）产量4417万吨，推算其有色矿产量应有12—13亿吨，球耗在100—110万吨/年;磷肥矿开采量2014年为9000万吨,球耗量约12-14万吨.
金属陶瓷刀具加工奥贝球铁的切削性能研究的开题报告
金属陶瓷刀具加工奥贝球铁的切削性能研究的开题报告1. 研究背景与意义金属陶瓷刀具广泛应用于高速切削加工领域，其切削性能直接影响加工效率和质量。
而球铁作为一种常见的材料，在汽车零部件、机床零部件以及道路设施等领域有广泛应用。
因此，研究金属陶瓷刀具加工球铁的切削性能，对于优化加工工艺、提高切削效率，具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容本研究拟通过实验分析金属陶瓷刀具加工球铁的切削力、切削温度、切削表面形貌等切削性能指标。
具体研究内容如下：（1）制备金属陶瓷刀具并对其进行表面处理。
（2）进行球铁的切削试验，记录切削力、切削温度等参数。
（3）通过扫描电子显微镜（SEM）等技术对切削表面形貌进行观察和分析。
（4）对实验结果进行统计和分析，探究金属陶瓷刀具加工球铁的切削性能规律。
3. 研究方法与技术路线（1）制备金属陶瓷刀具，包括选择合适的陶瓷材料、金属材料以及生产工艺等。
（2）设计球铁的切削试验方案，包括切削参数的选择、切削样品的制备以及实验装置的搭建等。
（3）通过实验获得切削力、切削温度等参数，并对数据进行处理分析。
（4）通过SEM等技术对切削表面形貌进行观察和分析。
（5）总结实验结果，探究金属陶瓷刀具加工球铁的切削性能规律。
4. 预期成果和意义本研究的预期成果如下：（1）探究金属陶瓷刀具加工球铁的切削性能规律。
（2）为优化加工工艺、提高切削效率提供参考依据。
（3）为相关领域研究人员提供参考和借鉴。
通过本研究的成果，可以为实际生产和科学研究提供有价值的参考和支持，推动金属陶瓷刀具加工领域的发展。
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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。
与此同时,当硅含量超过2.7%
时,会使铁素体脆化,石墨形态恶化,奥氏体含量下降,使韧性迅速降
低。
因此,为了获得良好的力学性能,将含硅量定在2.3%-2.7%之间。
锰元素：一方面，增加淬透性；另一方面，正偏析，易形成碳化物。
控制范围0.25-0.5%。
GBT 24733-2009国标推荐：
附：球铁熔炼作业指导书
4.2 热处理工艺
4.2.1 奥氏体化温度
奥氏体化温度必须保证铸件完全奥氏体化，一般选择A C1+70-80℃；国标建议785-950℃。
分析：在一定范围内，奥氏体化温度↑，碳的扩散速度↑，等温淬火后形成的残余奥氏体数量↑，若能形成稳定的残余奥氏体，抗拉强度和韧性↑；奥氏体化进一步提高，组织过于粗大，影响机械性能。
4.2.2 奥氏体化保温时间
目的：达到相平衡、碳饱和及铸件温度均匀；
奥氏体化时间太短，铸件组织不均匀；奥氏体化保温时间太长，组织粗大，影响力学性能。
一般1-2h。
4.2.3 等温淬火温度
分析：等温淬火温度较低时，残余奥氏体含碳量较低，空冷时形成马氏体；一定范围内，等温淬火温度升高，碳的扩散速度加快，形成的残余奥氏体及其含碳量逐渐增加，且铁素体组织变得粗大，抗拉强度下降；等温淬火温度继续增大后，残余奥氏体的含碳量较多，易形成碳化物。
结论：等温温度高，铸件硬度低、韧性好；等温温度低，铸件硬度高、耐磨性好。
根据需要选择不同的等温淬火温度。
4.2.4 等温淬火保温时间（工艺窗口）
第一阶段：等温时间短，残余奥氏体含碳量少≤1.6%，空冷时形成马氏体；
第二阶段：等温时间合适，残余奥氏体含碳量1.8-2.2%，形成稳定的残余奥氏体；
第三阶段：等温时间过长，残余奥氏体含碳量多，易有碳化物析出。
一般1-2h。
五、实例分析
5.1 案例一：
60、90、120min
5.2 案例二
60、120、180min 案例三：
案例四：
参考文献：
1、GBT 24733-2009 等温淬火球墨铸铁件
2、《金属热处理原理及工艺》王顺兴
3、《铸造合金及其熔炼》陆文华
4、高强高韧等温淬火球墨铸铁_ADI_的实验研究_公永建
5、ADI热处理工艺参数对其力学性能影响机理的研究_王伟
6、等温淬火球墨铸铁(ADI)生产工艺研究
7、等温淬火温度对ADI中残余奥氏体及其力学性能的影响.
8、等温淬火球墨铸铁_ADI_的新型热处理研究_刘海明.
9、化学成分和工艺因素对奥贝球墨铸铁力学性能和组织的影响_陈宗民
10、由球铁型材得到ADI的实验研究_李可青。