ADI奥贝球铁项目简介
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。
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。
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。
等温淬火球墨铸铁——ADI
等温淬火球墨铸铁——ADI薄鑫涛【期刊名称】《热处理》【年(卷),期】2016(31)4【摘要】经等温淬火处理的球墨铸铁在国际上称为（Austempered Ductile Iron），简称ADI。
等温淬火球墨铸铁是一种由球墨铸铁通过等温淬火，得到以奥铁体（Ausferrite）为主要基体，具有强度高、韧性好的铸造合金，等温淬火球墨铸铁也称奥铁体球墨铸铁，也有人称为奥氏体一贝氏体球墨铸铁（奥一贝球铁）。
其热处理过程：将球墨铸铁加热到A。
以上，保持一定时间，然后以避免产生珠光体的冷速快冷至一定温度（高于Ms），并保温一定时间，使球墨铸铁得到针状铁素体和富碳奥氏体组成的奥铁体，允许少量其他组织（如马氏体、碳化物）存在，但以不影响所要求的力学性能为准则。
其属于一种力学性能范围宽广的高级铸铁，具有高强度、高韧性和较好的塑性等特点。
目前大致有三类，见表1。
【总页数】1页(P46-46)【关键词】等温淬火球墨铸铁;ADI;贝氏体球墨铸铁;力学性能;热处理过程;针状铁素体;奥铁体;淬火处理【作者】薄鑫涛【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TG143.5【相关文献】1.等温淬火球墨铸铁(ADI)的标准及进展 [J], 张忠仇;曾艺成;李克锐2.等温淬火球墨铸铁(ADI)曲轴的开发 [J], 王守河;张东;张霖3.圆角滚压强化工艺在等温淬火球墨铸铁(ADI)曲轴上的应用 [J], 张东;张春雨;李永真4.奥氏体回火温度对等温淬火球墨铸铁(ADI)高速切削加工性能的影响研究 [J], 吴少华;郭旭红;石皋莲5.等温淬火球墨铸铁及水平连铸型材ADI的发展 [J], 张忠明;王刚;徐春杰;王锦程因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
日本奥贝
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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。
《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。
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
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。
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
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
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
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
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
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
《ADI项目介绍》湖北机电研究院 编着
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。）
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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。
它不象碳钢，由于碳层的移动而丧失耐磨性。
ADI的耐磨性能比任何硬度水平的钢更好，它是挖（推）土机和其它高磨损应用领域理想的材料。
8．优越的断裂韧性。
对ADI多项性能进行了大量研究和试验证明：与碳钢、低合金钢相比，ADI 具有同样或更好的断裂韧性。
ADI在-40℃度仍能保持70％的室温断裂韧性。
效益分析：项目一期工程计划投资额1780万元，其中：4．1 购买全套设备1）美国AFC-Holcroft公司技术、国内生产的两套UBQA36-36-48煤气加热等温淬火炉（有效炉膛尺寸900 ×900 ×1200）和一套40立方米温度可控、溶盐全回收盐池组成的ADI 自动生产线，合计人民币约1300万元。
2）建造2520平方米（42*60）车间厂房，建设费用200万元（不含土地费用）。
3）配套设备和配套建设费100万元。
4）生产准备，工装等80万元。
5) 流动资金100万元。
合计1780万元人民币4．2投资收益分析。
1）产量:计划一期工程形成年处理5000吨ADI能力。
UBQA36-36-48煤气加热等温淬火炉平均装净工件量0.9吨，每炉处理周期为90-120分钟，保守按150分钟（折合2.5小时）
计算，每天至少可生产9炉，两套炉子的生产线年产量为2*9*0.9*320=5184吨。
2）产值：英国ADI处理价格每吨200-400英镑，合人民2900-5800元。
国内保护气氛盐浴等温热处理件每吨2500-6000元，按中间价每吨3500元计算，年产值为3500*5000=1750万元3）其它财务指标计算如下年折旧费200万元材料成本合计100万元管理费用50万元水电气费用50万元销售费用50 万元工资性支出150万元（需16名工人，6名管、技人员）其它60万元年税金240万元。
4）年利润850万元。