雙相ADI是將一定成分的球墨鑄鐵加熱到共析三相區(qū)保溫一段時間，然后進行等溫淬火熱處理，最終得到基體組織為先共析鐵素體和奧鐵體的球墨鑄鐵。雙相ADI，即等溫淬火前球鐵件加熱溫度在氏。S與Ac．z之間，不是完全奧氏體化，而是部分奧氏體化，先共析鐵素體與奧氏體同時存在。這種等溫處理可稱為部分奧氏體化等溫?zé)崽幚?，目的是利用組織中存在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。美國2006年修訂的ASTMA897M標(biāo)準(zhǔn)及2004年修訂的SAEJ2477標(biāo)準(zhǔn)中，牌號750—500．11就是這種雙相ADI。它的伸長率最高可達22％，硬度只有HB24l～280，完全可以較容易地進行機加工，使有些在等溫淬火過程中變形較難控制的零件可以采取先等溫?zé)崽幚碓贆C械加工的工藝路線，美國有用這種材料生產(chǎn)曲軸的報
導(dǎo)，材料的性能crb為835 MPa，6為15．3％，HB為24l。我國也進行過類似試驗，并取得了較好效果。本試驗研究了不同等溫溫度和等溫時間對雙相ADI力學(xué)性能的影響。
1 試驗方法
1．1合金的熔煉及成分
爐料采用Q12生鐵、球鐵、回爐料、廢鋼、銅絲和鉬鐵。在500 k的酸|生中頻爐中熔煉，每爐熔煉450鐵液。采用堤壩處理法，球化劑采用FeSM96RE2，加入量為1．6％。孕育劑選用兩種不同的類型，包內(nèi)孕育時選用75siFe，隨流孕育時選用硅鋇孕育劑。澆注完畢后，在600℃時打箱。利用直讀光譜儀進行化學(xué)成分分析。
1．3等溫熱處理工藝
分別對試樣進行熱處理，當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60 min、等溫淬火時間為90 min時，測試等溫淬火溫度對雙相ADI力學(xué)性能的影響。當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60 min、等溫淬火溫度為370℃時，測試等溫淬火時間對雙相ADI力學(xué)性能的影響。
2試驗結(jié)果分析
2．1 等溫淬火溫度對雙相ADI力學(xué)性能的影響
2．1．1對雙相ADI抗拉強度的影響
當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60min、等溫淬火時間為90 min時，等溫淬火溫度對雙相ADI抗拉強度的影響如圖4所示。從圖4中可以看出，等溫溫度在250~390℃時，隨
著等溫淬火溫度的升高，抗拉強度逐漸降低。等溫溫度降低．轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增大，轉(zhuǎn)變時鐵素體的形核率增高，最終奧．鐵體組織細化，而導(dǎo)致雙相ADI強度升高。隨著等溫淬火溫度的升高，碳原子沿鐵素體前沿被排到周圍的奧氏體中，隨著轉(zhuǎn)變的進行，碳原子不斷擴散到奧氏體中，導(dǎo)致奧氏體的含碳量增加，最終基體中的高碳奧氏體含量增加。同時基體的形貌發(fā)生了變化，由針狀轉(zhuǎn)變成羽毛狀，晶粒逐漸變得粗大，導(dǎo)致抗拉強度逐漸降低。
2．1．2對雙相ADI沖擊韌性的影響
從圖5中可以看出，隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的沖擊韌性呈逐漸增大趨勢；等溫淬火溫度升高到370℃時，沖擊韌性達到最大值；當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，沖擊韌性降低。奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 mill、等溫淬火時間90 min時通過對比不同等濕淬火溫度下雙相ADI沖擊試樣的斷口掃描照片(圖6)可以看出，隨著等溫淬火溫度的升高，斷口形貌中韌窩的數(shù)量逐漸增加。等溫淬火溫度達到370℃時，斷口的形貌為較多的韌窩。繼續(xù)提高等溫淬火溫度，當(dāng)超過370℃后，韌窩的數(shù)量減少。雙相ADI的沖擊韌性隨著殘余奧氏體量的增加而增大。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟容^低時，殘余奧氏體的含量較少。隨著等溫淬火溫度的升高，轉(zhuǎn)變速度加快，碳的擴散速度也加快，有利于形成“高碳奧氏體”，使殘余奧氏體量增大，導(dǎo)致雙相ADI的沖擊韌性增大。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，碳的擴散速度明顯增大，奧氏體中多余的碳原子易在奧氏體及針狀鐵素體的周圍聚集形成碳化物，從而造成雙相ADI的沖擊韌性降低。
2．1．3對雙相ADI硬度的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火時間90 mill時等溫淬火溫度對雙相ADI硬度的影響如圖7所示。從圖7中可以看出，在250~390℃溫度范圍內(nèi)，隨當(dāng)奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火時間90 min時等溫淬火溫度對雙相ADI沖擊韌性
的影響如圖5所示。著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的硬度逐漸降低。等溫淬火溫度超過370℃后硬度略有增高。等溫淬火溫度較低時，轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增大，轉(zhuǎn)變時鐵素體的形核率增高，最終奧．鐵體組織細化，導(dǎo)致雙相ADI硬度升高。隨著等溫淬火溫度的升高，組織的形貌由針狀逐漸轉(zhuǎn)變成羽毛狀，殘余奧氏體量增加，晶粒尺寸變大，導(dǎo)致ADI的硬度降低。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，由于溫度過高，轉(zhuǎn)變加快，奧氏體分解析出少量碳化
物，硬度略有提高。
2．1．4對雙相ADI伸長率的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時問60 min、等溫淬火時間90 min時等溫淬火溫度對雙相ADI伸長率的影響如圖所示。
從圖中可以看出，在所試驗的溫度范圍內(nèi)，隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的伸長率逐漸升高。等溫淬火溫度較低時，奧氏體的含碳量較低，穩(wěn)定性較差，當(dāng)冷卻到溫室后，部分殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于馬氏體的韌性較差，從而導(dǎo)致伸長率較低。隨著等溫淬火溫度的升高，碳原子的擴散能力增大，有更多的碳原子從針狀鐵素體中擴散并固溶到周圍的
奧氏體中，使得奧氏體的含碳量增大。奧氏體的含碳量增大，其Ms降低，冷卻到室溫后不會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，導(dǎo)致殘余奧氏體含量增加。晶粒尺寸增大，組織的形貌由細小的針狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的羽毛狀。晶粒尺寸增大，晶粒間的接觸面積減少，位錯滑移的障礙或阻力減少，導(dǎo)致ADI的伸長率增大。
2．2等溫淬火時問對雙相ADI力學(xué)性能的影響
2．2．1對雙相ADI抗拉強度的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火溫度370℃時等溫淬火時間對雙相ADI抗拉強度的影響如圖所示。
3結(jié)論
(1)隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的抗拉強度下降，伸長率逐漸增大，硬度先減小后增大，沖擊韌性先增大后減小。
(2)隨著等溫淬火時間的延長，雙相ADI的抗拉強度升高，當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間超過90 min后，抗拉強度變化略有下降；當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間為60 min時，沖擊韌性達到最大值，等溫淬火時間超過60 min后，沖擊韌性逐漸降低；當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間超過90min后，所以硬度先減小后增大；伸長率先增大后減小。
導(dǎo)，材料的性能crb為835 MPa，6為15．3％，HB為24l。我國也進行過類似試驗，并取得了較好效果。本試驗研究了不同等溫溫度和等溫時間對雙相ADI力學(xué)性能的影響。
1 試驗方法
1．1合金的熔煉及成分
爐料采用Q12生鐵、球鐵、回爐料、廢鋼、銅絲和鉬鐵。在500 k的酸|生中頻爐中熔煉，每爐熔煉450鐵液。采用堤壩處理法，球化劑采用FeSM96RE2，加入量為1．6％。孕育劑選用兩種不同的類型，包內(nèi)孕育時選用75siFe，隨流孕育時選用硅鋇孕育劑。澆注完畢后，在600℃時打箱。利用直讀光譜儀進行化學(xué)成分分析。
1．3等溫熱處理工藝
分別對試樣進行熱處理，當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60 min、等溫淬火時間為90 min時，測試等溫淬火溫度對雙相ADI力學(xué)性能的影響。當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60 min、等溫淬火溫度為370℃時，測試等溫淬火時間對雙相ADI力學(xué)性能的影響。
2試驗結(jié)果分析
2．1 等溫淬火溫度對雙相ADI力學(xué)性能的影響
2．1．1對雙相ADI抗拉強度的影響
當(dāng)奧氏體化溫度為850℃、奧氏體化時間為60min、等溫淬火時間為90 min時，等溫淬火溫度對雙相ADI抗拉強度的影響如圖4所示。從圖4中可以看出，等溫溫度在250~390℃時，隨
著等溫淬火溫度的升高，抗拉強度逐漸降低。等溫溫度降低．轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增大，轉(zhuǎn)變時鐵素體的形核率增高，最終奧．鐵體組織細化，而導(dǎo)致雙相ADI強度升高。隨著等溫淬火溫度的升高，碳原子沿鐵素體前沿被排到周圍的奧氏體中，隨著轉(zhuǎn)變的進行，碳原子不斷擴散到奧氏體中，導(dǎo)致奧氏體的含碳量增加，最終基體中的高碳奧氏體含量增加。同時基體的形貌發(fā)生了變化，由針狀轉(zhuǎn)變成羽毛狀，晶粒逐漸變得粗大，導(dǎo)致抗拉強度逐漸降低。
2．1．2對雙相ADI沖擊韌性的影響
從圖5中可以看出，隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的沖擊韌性呈逐漸增大趨勢；等溫淬火溫度升高到370℃時，沖擊韌性達到最大值；當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，沖擊韌性降低。奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 mill、等溫淬火時間90 min時通過對比不同等濕淬火溫度下雙相ADI沖擊試樣的斷口掃描照片(圖6)可以看出，隨著等溫淬火溫度的升高，斷口形貌中韌窩的數(shù)量逐漸增加。等溫淬火溫度達到370℃時，斷口的形貌為較多的韌窩。繼續(xù)提高等溫淬火溫度，當(dāng)超過370℃后，韌窩的數(shù)量減少。雙相ADI的沖擊韌性隨著殘余奧氏體量的增加而增大。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟容^低時，殘余奧氏體的含量較少。隨著等溫淬火溫度的升高，轉(zhuǎn)變速度加快，碳的擴散速度也加快，有利于形成“高碳奧氏體”，使殘余奧氏體量增大，導(dǎo)致雙相ADI的沖擊韌性增大。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，碳的擴散速度明顯增大，奧氏體中多余的碳原子易在奧氏體及針狀鐵素體的周圍聚集形成碳化物，從而造成雙相ADI的沖擊韌性降低。
2．1．3對雙相ADI硬度的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火時間90 mill時等溫淬火溫度對雙相ADI硬度的影響如圖7所示。從圖7中可以看出，在250~390℃溫度范圍內(nèi)，隨當(dāng)奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火時間90 min時等溫淬火溫度對雙相ADI沖擊韌性
的影響如圖5所示。著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的硬度逐漸降低。等溫淬火溫度超過370℃后硬度略有增高。等溫淬火溫度較低時，轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增大，轉(zhuǎn)變時鐵素體的形核率增高，最終奧．鐵體組織細化，導(dǎo)致雙相ADI硬度升高。隨著等溫淬火溫度的升高，組織的形貌由針狀逐漸轉(zhuǎn)變成羽毛狀，殘余奧氏體量增加，晶粒尺寸變大，導(dǎo)致ADI的硬度降低。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟瘸^370℃后，由于溫度過高，轉(zhuǎn)變加快，奧氏體分解析出少量碳化
物，硬度略有提高。
2．1．4對雙相ADI伸長率的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時問60 min、等溫淬火時間90 min時等溫淬火溫度對雙相ADI伸長率的影響如圖所示。
從圖中可以看出，在所試驗的溫度范圍內(nèi)，隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的伸長率逐漸升高。等溫淬火溫度較低時，奧氏體的含碳量較低，穩(wěn)定性較差，當(dāng)冷卻到溫室后，部分殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于馬氏體的韌性較差，從而導(dǎo)致伸長率較低。隨著等溫淬火溫度的升高，碳原子的擴散能力增大，有更多的碳原子從針狀鐵素體中擴散并固溶到周圍的
奧氏體中，使得奧氏體的含碳量增大。奧氏體的含碳量增大，其Ms降低，冷卻到室溫后不會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，導(dǎo)致殘余奧氏體含量增加。晶粒尺寸增大，組織的形貌由細小的針狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的羽毛狀。晶粒尺寸增大，晶粒間的接觸面積減少，位錯滑移的障礙或阻力減少，導(dǎo)致ADI的伸長率增大。
2．2等溫淬火時問對雙相ADI力學(xué)性能的影響
2．2．1對雙相ADI抗拉強度的影響
奧氏體化溫度850℃、奧氏體化時間60 min、等溫淬火溫度370℃時等溫淬火時間對雙相ADI抗拉強度的影響如圖所示。
3結(jié)論
(1)隨著等溫淬火溫度的升高，雙相ADI的抗拉強度下降，伸長率逐漸增大，硬度先減小后增大，沖擊韌性先增大后減小。
(2)隨著等溫淬火時間的延長，雙相ADI的抗拉強度升高，當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間超過90 min后，抗拉強度變化略有下降；當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間為60 min時，沖擊韌性達到最大值，等溫淬火時間超過60 min后，沖擊韌性逐漸降低；當(dāng)?shù)葴卮慊饡r間超過90min后，所以硬度先減小后增大；伸長率先增大后減小。
