等温淬火球铁(ADI)基本知识

1什么叫等温淬火球铁（ADI） 采用等温淬火热处理工艺获得的针状铁素体和高碳奥氏体为主要基体组织的球铁称为等温淬火球铁。它的英文名称为Austempered Ductile Iron，缩写为ADI。     

两步法等温淬火时间对奥贝球铁阻尼性能的影响

传统热处理方法生产的奥贝球铁(ADI)的阻尼性能与高阻尼合金相比还有很大的差距,对其进行两步法等温淬火热处理,研究了第一步及与第二步等温淬火时间对ADI阻尼性能的影响。结果表明:应变振幅不大的情况下,第一步等温淬火时间与第二步等温淬火时间对ADI阻尼性能影响皆不大,随着应变振幅增大,第一步等温淬火时间保持在15 min时,ADI阻尼性能最好,第二步等温淬火时间保持在40 min时,阻尼减振性能最好,均符合高阻尼合金Q-10.01的标准。     

双相ADI飞轮毂热处理工艺

探索了双相ADI飞轮等温淬火热处理工艺,认为双相ADI奥氏体含碳量低,需要加入更多的合金元素以增强淬透性;共析铁素体对双相ADI力学性能的影响相比奥铁体更敏感。飞轮最佳热处理工艺为奥氏体化840℃保温1.5 h,等温淬火320℃保温1 h.     

等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁组织及耐磨性能的影响

研究了等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁(ADI)组织、力学性能及磨损性能的影响。结果表明,在等温淬火温度290～380℃范围内,随着等温淬火温度的升高,ADI基体组织逐渐变粗,残留奥氏体量增多,硬度逐渐下降,ADI试样的磨损率增加,摩擦系数减小。研究可知,ADI磨损机制主要有微观切削磨损、氧化剥落磨损、犁沟和表面疲劳磨损。当等温淬火温度为较低时,290和320℃时ADI磨损机制主要为微观切削磨损和氧化剥落磨损;等温淬火温度为350℃时,ADI磨损机制主要为微观剥削磨损和犁沟,以及少量的氧化剥落磨损;等温淬火温度升高至380℃时,ADI的磨损机制主要为表面疲劳磨损和犁沟。     

等温淬火球墨铸铁的生产工艺

简单介绍了等温淬火球铁的性能特点与应用状况,分析了化学成分与合金化处理对等温淬火球铁性能的影响。重点介绍了等温淬火球铁的热处理工艺,指出在保证完全奥氏体化的同时应适当降低奥氏体化温度,同时应根据产品最终性能要求来选择等温温度及其保温时间。比较了ADI、普通球铁、低合金球铁的性能和金相组织,说明ADI具有的特殊奥贝双基体结构使得其具有高强度的同时有良好的塑性和韧性。     

分级等温淬火新工艺及其配套连续热处理生产线

文章综述了等温淬火球铁(ADI)的由来和发展,介绍了ADI分级等温淬火新工艺以及与之配套的连续热处理生产线的特点,以及ADI在磨球、杂质泵壳体、齿轮等产品上的应用。指出分级等温淬火和配套装备可以实现高性能ADI产品的高效率、低成本、稳定化生产,是一种适合国情符合环保节能要求的生产方法。文中有多年来对ADI研究的心得和体会,谨供同行们参阅,以期进一步完善ADI生产核心工艺技术,促进ADI产业的进步和发展。     

等温淬火球墨铸铁热处理工艺研究

系统研究了等温淬火温度和等温时间对传统单步和两步等温淬火工艺处理的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)显微组织与力学性能的影响。结果表明:在280~380℃等温淬火时,随温度升高和时间延长,贝氏体组织逐渐粗化;随等温温度升高,残余奥氏体含量及其含碳量越多。等温淬火温度对ADI力学性能有显著影响,通过调整等温淬火温度可以获得不同力学性能等级的ADI。与传统单步ADI相比,两步工艺等温淬火ADI贝氏体组织更细小,残余奥氏体体积分数和残余奥氏体碳含量更高。两步等温淬火工艺能有效提高ADI抗拉强度和屈服强度,但不利于伸长率和冲击韧性提升。     

等温淬火对连铸球铁综合力学性能的影响

以水平连铸球墨铸铁型材LZQT500-7为研究对象,采用正交试验法对等温淬火工艺进行了优化,分析了等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁(ADI)的综合力学性能的影响因素。研究表明,影响奥氏体化温度的升高ADI综合力学性能因素的重要性依次为等温淬火温度、等温淬火时间、奥氏体化温度和奥氏体化时间。随等温淬火温度和奥氏体化时间延长,综合力学性能先提高后下降。而随等温淬火时间延长,综合力学性能提高。最优的ADI处理工艺为奥氏体化温度880℃,奥氏体化时间90 min,等温淬火温度320℃,等温淬火时间150 min,对应的LZQT500-7 ADI型材抗拉强度和冲击韧度可分别高达1464.76 MPa和112.6 J/cm2。     

两步法等温淬火工艺对等温淬火球铁组织和性能的影响

通过硬度测试、韧性试验和显微组织比较,在不同的工艺条件下,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(ADI)的组织和性能.结果表明,采用"低温285℃保温形核 高温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比传统的单步法得到的ADI试样微观组织更细化、硬度显著提高、韧性也有了明显的改善.     

ADI的性能及国内的应用

1 等温淬火球墨铸铁(ADI)具有哪些优异的性能?与其它材料的对比与竞争力如何? 　　经等温淬火热处理得到的以针状铁素体和高碳奥氏体组合即奥铁体为主要基体的ADI,是一组系列材料,其抗拉强度由750～1600 MPa,伸长率由1%～11%,硬度由241～555 HB,具有优异的综合力学性能.……     

某产品齿轮“蹋齿”问题分析

通过分析齿轮热处理和表面强化处理工艺后,得出了齿轮出现齿形严重变形（俗称“蹋齿”）的原因是由于采用了表面渗氮工艺,破坏了之前调质的力学性能,导致硬度下降。提出了采用表面高频淬火的表面强化工艺,有效解决了齿轮蹋齿问题。     

中间高温回火工艺对15MnNi4MoA渗碳钢微观组织及性能的影响

研究了15MnNi4MoA钢渗碳后的热处理工艺对其微观组织及性能的影响。设计了3种不同的渗碳后热处理工艺:淬火+低温回火、一次高温回火+淬火+低温回火、两次高温回火+淬火+低温回火,并对热处理后的力学性能及微观组织进行了对比和分析。通过扫描电镜对3种不同热处理后的显微组织和冲击断口形貌进行了观察。同时,对不同热处理工艺的试样进行了维氏硬度和常温冲击吸收能量(U型缺口)检测。结果表明,经3种不同的热处理后,试样的微观组织差异不大,均为马氏体+残留奥氏体组织。其中,经两次高温回火处理所得到的试样,马氏体组织更加细小,力学性能更加突出,心部硬度降低至358 HV,表面硬度提高到664 HV,常温冲击吸收能量达到143 J。     

65Mn钢弹簧支撑的热处理工艺改进

改进对弹簧支撑热处理工艺，增加工艺孔，使用新的淬火挂具，采用表面喷砂处理，解决了工件热处理后硬度不均匀，外形变化及其表面不清洁的问题。     

BSW T15钢的真空热处理

利用真空淬火回火设备、洛氏硬度计及扫描电镜,研究了淬火温度和回火温度对BSW T15钢真空高温淬火后性能的影响,并分析了BSW T15钢高温淬火时开裂的原因。结果表明,淬火温度从1200 ℃降低10 ℃后,表面硬度保持在62.5～64.5 HRC范围内,畸变量减小且有效防止了淬火开裂;采用合适的回火温度、合理的工装方式及优化的工艺,畸变量降低至0.15 mm, BSW T15钢的热处理工艺指标均满足工艺要求。     

ZG70Cr3NiMo耐磨铸钢件热处理工艺的改进

ZG70Cr3NiMo耐磨铸钢空冷淬火即可获得较高的表面硬度,但冲击韧度不足,即使淬火后采用较高的回火温度仍不能确保良好的耐冲击性能。热处理工艺试验结果表明,采用950℃缓冷淬火、450℃回火缓冷的热处理工艺,可得到较均匀的硬度（约50HRC）,其马氏体组织也较为细小、均匀,从而满足球磨机衬板的使用要求。     

热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金机械性能的影响研究

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属于时效强化合金,主要靠析出硬化来提高强度.以Al-Zn-Mg-Cu系中的7039铝合金为实验材料,进行析出硬化热处理研究.采用T4、T6、T73、T76等4种不同的热处理工艺条件与4种不同的淬火方式(冷水、沸水、热油、鼓风)分别进行实验,并对每组工艺参数处理下的试片进行硬度测量,找出最佳的热处理工艺参数.研究结果表明:采用T73的时效处理可得到较高的硬度值,淬火方式对铝合金的硬度影响较小,但鼓风淬火明显低于其它三种方式.由于固溶处理后合金表面处在压应力状态内部处在拉应力状态,因此应采用较为缓和的淬火方式,如沸水淬火和热油淬火,以减小工件的内应力.     

锻造斗齿的热处理工艺及组织性能

以锻造斗齿成品及斗齿用30CrMnSi钢亚温淬火工艺为研究对象,对斗齿成品不同部位的洛氏硬度及显微组织进行了分析;对30CrMnSi钢经不同模拟锻造余热淬火工艺处理后的组织和性能进行了对比研究。结果表明:斗齿成品表面硬度略低于次表层2~3 HRC,齿尖硬度高于齿根硬度5~10 HRC。通过模拟锻造余热分段淬火工艺,30CrMnSi钢在870 ℃水淬时,其冲击韧性最高,为74 J;当淬火温度低于870 ℃时,由于奥氏体化不均匀或较多铁素体的出现会导致冲击韧性降低;当淬火温度高于870 ℃时,由于加热时奥氏体晶粒粗大,淬火后所得马氏体也粗大,冲击韧性降低。建议生产中采用斗齿齿尖、齿根同时入水的整体淬火工艺,以使斗齿整体获得较高的硬度和韧性。     

强烈淬火对20CrMnTi钢力学性能的影响

对20CrMnTi钢进行强烈淬火试验,研究了强烈淬火对其力学性能的影响。结果表明,分别经CaCl2水溶液、液氮及二者分级淬火数秒均获得残余压应力,且经CaCl2水溶液×1 s+液氮×4 s分级淬火获得抗拉强度、冲击韧度、表面硬度及表面残余压应力的最大值,此工艺为较优工艺。抗拉强度与表面残余压应力线性相关。     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

Optimum design of the heat-transfer coefficient during gas quenching using the response surface method

The heat-transfer coefficient during gas quenching is optimized to obtain minimum distortion with stress and hardness distribution requirements satisfied. During the gas-quenching process, the heat-transfer coefficient has a significant influence on the properties of the final product, such as the hardness, strength, residual stress and distortion. Significant distortions after quenching will increase the cost due to post-manufacturing processes such as grinding and hot straightening. Therefore, minimizing the distortion will benefit in most gas-quenching cases. A step function is used to represent the heat-transfer coefficient in terms of the quenching time. Five coefficients of the step function are used as the design variables to minimize the distortion. Two design constraints are used to satisfy the maximum principal stress and the average surface hardness requirements of the final product. The finite element package DEFORM is used to predict the material responses during the quenching process. Phase transformations, deformation and heat transfer are integrated during the simulation process. The response surface method is used to obtain the analytical models of the objective function and constraints in terms of the design variables. Once the closed-form equations of the objective and constraints are obtained, a design optimization tool is used to search the optimum design point. This paper summarizes the methodology that is used to optimize a plane strain example.