上世紀(jì)30年代初，E·S·Davenpon和E·C·Bain在研究鋼的冷卻速度與性能的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)鋼在奧氏體處理后并經(jīng)一定溫度保持，得到針狀鐵素體和一定介面上沉淀的碳化物共析組織，具有良好的綜合性能。這種組織后來被稱為貝氏體。在較低溫度保持，形成針狀鐵素體和鐵索體內(nèi)部一定晶面上沉淀的碳化物的混合物成為下貝氏體。在較高溫度保持，形成板條狀鐵素體和板條周圍沉淀的碳化物的混合物組織稱為上貝氏體，按現(xiàn)在對貝氏體的分類還有其他各類貝氏體，這種熱處理工藝叫做等溫淬火，一定成分的球墨鑄鐵經(jīng)等溫淬火后得到的鑄鐵材料就是等溫淬火球墨鑄鐵——ADI

　　主要性能

　　強度高，疲勞強度高，耐磨性能好，吸音效果好，用以代替鋼件可降低生產(chǎn)成本減低工件重量。

　　⑴ 價格成本低

　　每公斤ADI比鍛鋼，鑄鋼，鑄鋁要低，如果以屈服強度的成本計算，ADI是最便宜的材料

　?、?比重比鋼小

　　ADI的比重由于在其組織中有近10%左右的石墨，故同一體積的零件比鍛鋼要輕約10%。

　?、?綜合性能優(yōu)良

　　強度和伸長率都很高，具有優(yōu)良的動態(tài)力學(xué)性能，比鍛鋼，鑄鋼以及微合金鋼要好很多，在數(shù)百萬次交變載荷作用后，抗疲勞性仍保持不變，缺口敏感性小(敏感系數(shù)2.2—2.4)

　　⑷ 減音效果好

　　ADI中的石墨，具有很好的吸音效果，故ADI零件工作時噪音小，這對汽車與各種其他運轉(zhuǎn)的機器十分有利。

　?、?吸震性好

　　ADI彈性模量(E=1700Mpa)比鋼的彈性模量(E=2100Mpa)低20%，所以吸震性好，組織有石墨球，能快速吸收震動，使機件運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

　?、?好的抗摩擦磨損性能

　　因ADI中存在石墨球，能降低摩擦系數(shù)和運轉(zhuǎn)溫度，ADI零件在表面應(yīng)力作用下，奧氏體中的高碳奧氏體有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)晶馬氏體，提高了表面層硬度，改善抗磨性，而新的次表面又不斷發(fā)生以上過程，因此與同樣硬度的鋼相比，它的中晚期壽命更長。

　　⑺ 通過熱處理即能得到球墨鑄鐵等溫淬火ADI

　　在一般球墨鑄鐵的基礎(chǔ)上(指化學(xué)成分，熔煉方法，澆鑄處理，鑄造工藝等)增加了一個二階段等溫?zé)崽幚砉ば?。給它帶來力學(xué)性能高的優(yōu)點。同時又保留了原有鑄造工藝的好處，如可制造復(fù)雜形狀零件，可對材料進行回用，生產(chǎn)成本低，可批量生產(chǎn)等等，在很多場合，可取代鋼或者鋁的零件。

　　其他優(yōu)點：

　　⑻ 鑄造工藝多樣性

　　除球磨鑄鐵件常用的粘土砂、樹脂砂、水玻璃砂等造型外，也有的采用了消失模鑄造工藝、V法鑄造工藝，也有根據(jù)球磨鑄鐵的凝固特性采用金屬型鑄造和金屬性覆砂鑄造，少數(shù)ADI管件還采用離心鑄造工藝。

　　熱處理工藝對性能的影響

　　熱處理是獲得ADI的關(guān)鍵步驟，其工藝合理性與否是直接決定ADI產(chǎn)品的質(zhì)量。ADI熱處理工藝主要包括奧氏體化和等溫淬火二階段。

　　第一階段奧氏體化:

　　根據(jù)鐵碳圖，其完全奧氏體化的溫度865℃，考慮到爐內(nèi)測溫點高于鑄件的溫度及轉(zhuǎn)變動力學(xué)，故適宜的完成奧氏體化溫度為880℃~920℃，

　　當(dāng)Si、P較高時，采用較高的奧氏體化溫度對于低合金的ADI合金元素Cu、Ni、Mo等可以降低奧氏體溫度，鑄造組織中若含有碳化物，則奧氏體化加熱溫度和保溫時間應(yīng)適當(dāng)提高。

　　ADI工件奧氏體處理工藝過程應(yīng)根據(jù)加熱爐的工況、工件轉(zhuǎn)載量、壁厚、升溫速度、爐內(nèi)溫度均勻程度等具體情況而定，以便每個工件的最大斷面完成轉(zhuǎn)為奧氏體為準(zhǔn)，必要時可采用分段加熱方式，奧氏體化保溫時間視需求可在60~240min。

　　對于雙相ADI，其奧氏體化處理在稱為臨界奧氏體溫度區(qū)間內(nèi)進行。該溫度在780℃~850℃之間，此時，處在(α+γ)兩相區(qū)內(nèi)。加熱時，奧氏體現(xiàn)在共晶團內(nèi)的鐵素體間的界面形核長大，形成間斷或連續(xù)的網(wǎng)狀組織，其生長速度受碳擴散速度控制，故一切影響碳擴散速度的因素，皆影響奧氏體的生長速度，在臨界奧氏體化溫度區(qū)間內(nèi)，隨著溫度的升高和保溫時間延長，奧氏體數(shù)量增加，先析出鐵素體數(shù)量少，根據(jù)對性能的不同要求，保溫時間再120~180min。

　　第二階段等溫淬火：

　　貝氏體鐵素體在230℃~500℃范圍內(nèi)形成，在此轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的下限淬火，獲得下貝氏體和殘余奧氏體，強度、硬度高、塑性低，在上限溫度獲得上貝氏體強度、硬度低、塑性高，這是由于溫度升高使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的孕育期縮短，轉(zhuǎn)變速度加快，碳原子的擴散速度增加，使奧氏體富碳，形成高碳的奧氏體，趨于穩(wěn)定，使奧氏體數(shù)量增加，使塑性韌性增加、強度，硬度下降。

　　在等溫處理時，ADI轉(zhuǎn)變經(jīng)歷分為兩個過程，第一階段奧氏體分解成貝氏體鐵素體加碳過飽和的高碳奧氏體(殘余奧氏體)，這個產(chǎn)物也稱為奧氏體;第二階段過飽和的高碳奧氏體進一步分解為碳化物，這些碳化物在晶界上析出，對ADI工件塑性和韌性產(chǎn)生影響，故要獲得理想的ADI組織，應(yīng)在第一階段轉(zhuǎn)變結(jié)束，第二階段剛開始的時間間隔內(nèi)，這個等溫處理時間為時間窗口。

　　在同一等溫溫度下，隨著等溫時間的延長，殘余奧氏體的量不斷減少，貝氏體鐵素體的量不斷增加且組織趨于均勻，當(dāng)?shù)葴貑柖鹊颓业葴貢r間短，組織中將出現(xiàn)低碳奧氏體。因此碳殘余奧氏體在室溫下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而使工件塑性韌性下降，故最宜的保溫時間以殘余奧氏體中碳達到飽和為佳。

　　在臨界奧氏體處理后，雙相ADI組織中含有先析出鐵素體和奧氏體相，在隨后的等溫過程中奧氏體轉(zhuǎn)為新鐵素體(區(qū)別先析鐵素體)及高碳奧氏體，新鐵素體具有高塑性低強度，其生長速度與等溫時間、C的擴散及奧氏體中的ψ(C)量有關(guān)，ψ(C)量越高，其生長速度越慢甚至消失，因而形成單相的奧氏體區(qū)。新鐵素體的數(shù)量不僅與等溫溫度，而且與臨界奧氏體體化處理有關(guān)，臨界奧氏體處理溫度越低，新鐵素體的量就越多，因為隨著奧氏體化處理溫度的升高，基體中的奧氏體ψ(C)量增加，為增加雙相ADI的塑性，可適當(dāng)提高新鐵素體的數(shù)量