ADI(Austeniteductileiron)是等温淬火球墨铸铁的简称。理想的等温淬火球墨铸铁显微组织是由针状铁素体和稳定的高碳奥氏体组成。国际标准ISO17804:2005中称等温淬火球墨铸铁为奥铁体球墨铸铁(Ausferriticspheroidalgraphitecastirons)。与钢件相比,等温淬火球墨铸铁件具有密度小、高强、高塑、综合性能好、耐磨性好、减音减震性能好、制造工艺简单、成本低等诸多优点。
球墨铸铁的常规等温淬火工艺主要包括两个阶段,首先将铸件在850~950℃温度范围内进行充分的奥氏体化,获得饱和碳量的奥氏体,然后将铸件快速淬入239~400oC温度范围的冷却介质中,并保温0.5~4h,最后空冷至室温。目前国外的ADI工艺已经转向两步法ADI、双相ADI(DualPhaseAustemperedDuctileIron)、CADI(CarbidicAustemperedDuctileIron,即含碳化物的等温淬火球墨铸铁)等新型等温淬火工艺的研究;同时开展了ADI失效分析、裂纹扩展机理、合金元素掺杂对ADI性能的影响,以及ADI的数值模拟等方面的研究;对高抗疲劳、抗腐蚀的ADI材料也做了一些研究。其中两步法ADI是将球墨铸铁完全奥氏体化后进行低温(280℃左右)保温形核+高温(340℃~390℃)淬火两步等温淬火,从而使基体组织形成具有含碳量较高的残余奥氏体,并细化组织,以提高工件的综合力学性能。双相ADI是指等温淬火前将工件加热到A。S与Az之间,进行部分奥氏体化,以利用组织中存在的部分先共析铁素体提高ADI的塑韧性,降低硬度,改善加工性能,但又对抗拉强度、屈服强度和弯曲疲劳强度降低的幅度不大。K.Aslantas等利用有限元分析法模拟了片状ADI表面下裂纹的生长扩展过程。J.H.Yang等人研究了两步法ADI与传统的一步法ADI的断裂性能和在近门槛值的裂纹扩展速率,发现裂纹扩展速率与奥氏体含碳量、奥氏体晶粒尺寸、铁素体尺寸有关。两步法ADI在获得高强度、高硬度的同时,裂纹扩展速率也比传统ADI慢。
国内ADI的研究工作主要集中在等温淬火球墨铸铁的热处理工艺参数、组织、性能,以及ADI的应用和热处理设备等方面。同时对双相ADI、CADI等新的等温热处理工艺也进行了研究。通过对比研究了两步法和传统的单步法等温淬火工艺条件下得到的等温淬火球铁的组织和性能,“285℃保温形核+340℃或370℃等温淬火”的两步法等温淬火工艺与传统的340℃或370℃单步法等温淬火工艺相比,两步法得到的ADI比单步法得到的ADI微观组织更加细化,硬度显著提高,韧性也有了明显的改善。双相ADI在不同等温温度和不同等温时间下的力学性能进行了试验,等温温度在250~390℃时,随着等温淬火温度的升高,抗拉强度减小,伸长率逐渐增大,硬度先减小后增大,冲击韧度先增大后减小;当等温时问在3o~120min时,随着等温淬火时间的延长,抗拉强度升高,超过90min后,抗拉强度略有降低;等温淬火时间为60min时,冲击韧度达到最大值。等温淬火温度对CADI的组织、硬度和冲击韧度的影响,等温淬火后的组织为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。等温淬火温度在230~290℃范围内,硬度随着温度的升高逐渐下降,而冲击韧度则逐渐升高,显微组织中的贝氏体针逐渐变粗。
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