ADI(Austeniteductileiron)是等溫淬火球墨鑄鐵的簡稱。理想的等溫淬火球墨鑄鐵顯微組織是由針狀鐵素體和穩(wěn)定的高碳奧氏體組成。國際標準ISO17804:2005中稱等溫淬火球墨鑄鐵為奧鐵體球墨鑄鐵(Ausferriticspheroidalgraphitecastirons)。與鋼件相比,等溫淬火球墨鑄鐵件具有密度小、高強、高塑、綜合性能好、耐磨性好、減音減震性能好、制造工藝簡單、成本低等諸多優(yōu)點。
球墨鑄鐵的常規(guī)等溫淬火工藝主要包括兩個階段,首先將鑄件在850~950℃溫度范圍內(nèi)進行充分的奧氏體化,獲得飽和碳量的奧氏體,然后將鑄件快速淬入239~400oC溫度范圍的冷卻介質(zhì)中,并保溫0.5~4h,最后空冷至室溫。目前國外的ADI工藝已經(jīng)轉(zhuǎn)向兩步法ADI、雙相ADI(DualPhaseAustemperedDuctileIron)、CADI(CarbidicAustemperedDuctileIron,即含碳化物的等溫淬火球墨鑄鐵)等新型等溫淬火工藝的研究;同時開展了ADI失效分析、裂紋擴展機理、合金元素摻雜對ADI性能的影響,以及ADI的數(shù)值模擬等方面的研究;對高抗疲勞、抗腐蝕的ADI材料也做了一些研究。其中兩步法ADI是將球墨鑄鐵完全奧氏體化后進行低溫(280℃左右)保溫形核+高溫(340℃~390℃)淬火兩步等溫淬火,從而使基體組織形成具有含碳量較高的殘余奧氏體,并細化組織,以提高工件的綜合力學性能。雙相ADI是指等溫淬火前將工件加熱到A。S與Az之間,進行部分奧氏體化,以利用組織中存在的部分先共析鐵素體提高ADI的塑韌性,降低硬度,改善加工性能,但又對抗拉強度、屈服強度和彎曲疲勞強度降低的幅度不大。K.Aslantas等利用有限元分析法模擬了片狀A(yù)DI表面下裂紋的生長擴展過程。J.H.Yang等人研究了兩步法ADI與傳統(tǒng)的一步法ADI的斷裂性能和在近門檻值的裂紋擴展速率,發(fā)現(xiàn)裂紋擴展速率與奧氏體含碳量、奧氏體晶粒尺寸、鐵素體尺寸有關(guān)。兩步法ADI在獲得高強度、高硬度的同時,裂紋擴展速率也比傳統(tǒng)ADI慢。
國內(nèi)ADI的研究工作主要集中在等溫淬火球墨鑄鐵的熱處理工藝參數(shù)、組織、性能,以及ADI的應(yīng)用和熱處理設(shè)備等方面。同時對雙相ADI、CADI等新的等溫熱處理工藝也進行了研究。通過對比研究了兩步法和傳統(tǒng)的單步法等溫淬火工藝條件下得到的等溫淬火球鐵的組織和性能,“285℃保溫形核+340℃或370℃等溫淬火”的兩步法等溫淬火工藝與傳統(tǒng)的340℃或370℃單步法等溫淬火工藝相比,兩步法得到的ADI比單步法得到的ADI微觀組織更加細化,硬度顯著提高,韌性也有了明顯的改善。雙相ADI在不同等溫溫度和不同等溫時間下的力學性能進行了試驗,等溫溫度在250~390℃時,隨著等溫淬火溫度的升高,抗拉強度減小,伸長率逐漸增大,硬度先減小后增大,沖擊韌度先增大后減??;當?shù)葴貢r問在3o~120min時,隨著等溫淬火時間的延長,抗拉強度升高,超過90min后,抗拉強度略有降低;等溫淬火時間為60min時,沖擊韌度達到最大值。等溫淬火溫度對CADI的組織、硬度和沖擊韌度的影響,等溫淬火后的組織為貝氏體、殘余奧氏體和碳化物。等溫淬火溫度在230~290℃范圍內(nèi),硬度隨著溫度的升高逐漸下降,而沖擊韌度則逐漸升高,顯微組織中的貝氏體針逐漸變粗。
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