等溫淬火球鑄鐵ADI(Austempered Ductile Iron)，又稱奧貝球鐵。自從法國的Reaumur于1722年制成了白心可鍛鑄鐵以來，人們不斷對(duì)獲得高性能的鑄鐵進(jìn)行大量的研究。1826年Beth Boyden發(fā)明了黑心可鍛鑄鐵，隨后在20世紀(jì)，對(duì)鑄鐵的研究有了更大的進(jìn)展。1947年，英國的Morrogh發(fā)現(xiàn)鑄態(tài)下存在球狀石墨;次年通過在高碳、低硫、低碳的灰鑄鐵中加入Ce，并使其殘留量保持在0.02%以上，制得球墨鑄鐵。幾乎與此同時(shí)，美國國際公司(INCO)加格標(biāo)賓(Gagnebin)等通過向鐵液中加入Mg，并使其殘留量保持在0.04%以上，可獲得相同的球墨鑄鐵。

　　在鑄鐵發(fā)展的同時(shí)，鋼的熱處理工藝也取得了很大的發(fā)展。20世紀(jì)Crossmen和Bain在美國鋼鐵公司研究鋼的冷卻速率和性能關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種高強(qiáng)度的針狀鐵素體+碳化鐵的組織(現(xiàn)稱為貝氏體)，并為這種新熱處理工藝申請(qǐng)了專利，稱其為等溫淬火。鑄鐵中的奧氏體等溫淬火顯微組織得到了Flinn的證實(shí)。當(dāng)時(shí)，這種組織被認(rèn)為是貝氏體和針狀珠光體。

　　20世紀(jì)70年代M.Johanson把鋼中的這種等溫淬火熱處理工藝應(yīng)用在球墨鑄鐵中，其所在的芬蘭Karkkila鑄造廠于1977年宣布研制成功一種奧氏體和貝氏體基體組織的新型球墨鑄鐵。這種球墨鑄鐵具有特別的機(jī)械性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1000MPa，延伸率達(dá)到10%，沖擊韌性值與鐵素體球墨鑄鐵不相上下，而彎曲疲勞強(qiáng)度接近合金鋼。M.Johanson在1987年召開的第45屆國際鑄造年會(huì)上宣讀了這項(xiàng)研究方面的論文。隨后，捷克的E.Dorazil等人在這方面作了比較系統(tǒng)的研究。從此，這種材質(zhì)引起了各國的廣泛重視，并在美國、英國、法國、加拿大等13個(gè)國家申請(qǐng)了專利。這樣優(yōu)越的綜合機(jī)械性能，為球墨鑄鐵代替鋼制造一些重要零部件(含齒輪在內(nèi))開拓了廣闊的前景。不少研究單位和廠家對(duì)這種新材料進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了不少實(shí)用性效果。這種球墨鑄鐵的研制成功，是近30年來鑄鐵冶金中的重大成就之一。

　　20世紀(jì)90年代，國際材料界通過現(xiàn)代顯微手段及衍射技術(shù)證實(shí)，球墨鑄鐵等溫淬火組織中的類似鋼中貝氏體的針狀組織，其實(shí)并非貝氏體，而是鐵素體。所以，球墨鑄鐵等溫得到的基體組織被規(guī)范地稱為“奧-鐵”體。相應(yīng)地，國際上把原先所謂“貝氏體球鐵”或“奧貝球鐵”統(tǒng)一改稱為等溫淬火球墨鑄鐵(Austempered Ductile Iron)。然而，國內(nèi)仍有不少稱其為奧貝球鐵。

　　在20世紀(jì)80年代 、后期、英國鑄鐵研究協(xié)會(huì)(BCIRA)和日本球鐵協(xié)會(huì)(JDIS)以及美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)的齒輪研究協(xié)會(huì)(AGMA)和汽車研究協(xié)會(huì)繼續(xù)對(duì)ADI的工藝過程進(jìn)行量化研究。1989年，美國工程協(xié)會(huì)制定了包括英制和公制在內(nèi)的ADI五個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見表1，歐洲和日本的標(biāo)準(zhǔn)見表2、表3。

　　表1 美國ASTM五級(jí)ADI標(biāo)準(zhǔn)(ASTM A897M—1990)

　　表2 歐洲D(zhuǎn)IN EN四級(jí)ADI標(biāo)準(zhǔn)(DIN EN 1564-1997)

　　表3 日本ADJ三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(JIS G5509—1989)

　　目前，在國際上ADI汽車零部件正以每年 25%的速度增長。由于ADI優(yōu)越可靠的靜和學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能，降噪聲的獨(dú)特優(yōu)勢，還兼具有低成本的吸引力，使其在轎車、載重車、火車和軍工產(chǎn)品的關(guān)鍵上發(fā)揮了重要作用，可用于通用、冶金、輕工、機(jī)械等方面。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱各類齒輪、、曲軸、離合器、凸輪軸、機(jī)車車輪、輾輪、滑塊、鏈輪等。還能滿足破碎機(jī)、推土機(jī)、挖掘機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等部件的使用要求。具有強(qiáng)度--疲勞壽命等高于傳統(tǒng)鍛鋼及鑄鋼、成本低于鍛鋼、易加工、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的國家有美國、德國、英國、日本、以色列、芬蘭、意大利等，并且隨著工藝的不斷完善，其性能不斷提高。

　　以下以汽車領(lǐng)域?yàn)槔?，討論其性能特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢：

　　① ADI具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。以ADI代替鑄鋼及鍛鋼，可減輕重量15%～30%，減輕汽車自重，以降低能耗，減少廢氣排放，并提升汽車動(dòng)力性能及安全性。

　?、?減振、吸振效果好，降噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)工作、齒輪嚙合過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲，而ADI由于組織中有石墨存在，使得噪聲的產(chǎn)生及傳播得到很大程度的抑制。

　?、?較小的熱處理變形。汽車齒輪的尺寸精度一般為7～9級(jí)，ADI經(jīng)過加熱(900℃左右)的奧氏體化階段，組織更加均勻化，經(jīng)等溫淬火后，零件變形小，其精度僅降半級(jí)以下;而鍛鋼(如20CrMnTi)本身殘余應(yīng)力相對(duì)較大，經(jīng)高溫滲碳熱處理后精度要降1～2級(jí)。

　?、?由于重量減輕、生產(chǎn)工藝流程簡化、方便大批量生產(chǎn)、機(jī)械加工任務(wù)減少等方面的優(yōu)勢，與鍛鋼相比，相對(duì)成本降低15%～30%。

　　⑤ 彎曲疲勞強(qiáng)度高，約為400～500MPa。

　?、?比重比鋼小，ADI的比重由于在其組織中有近10%左右的石墨，于是同一零件比鍛鋼要輕10%。同時(shí)抗摩擦、耐磨損性能好。

　?、?ADI的彈性模量(E=1.7×105MPa)小20%，所以吸振效果好，使機(jī)件運(yùn)行平衡。

　　ADI自問世以來就得到鑄造界的極大關(guān)注，已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)材料和技術(shù)之一。近年來，隨著環(huán)保、能源等因素壓力的增大，用戶的消費(fèi)理念日趨成熟，耐用、輕型、低能耗、低噪聲、環(huán)保型汽車已逐漸成為生產(chǎn)者追求的目標(biāo)。ADI具有的優(yōu)越性能特點(diǎn)，能滿足多方面的使用要求和經(jīng)濟(jì)要求，近年來日益為汽車工業(yè)所鐘愛。2003年，美國已有50多個(gè)工廠生產(chǎn)ADI產(chǎn)品，德國大眾、美國康明斯、通用汽車公司等都將ADI應(yīng)用在曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪等重要傳動(dòng)件中。并且隨著研究的不斷深入，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，因此將其稱為21世紀(jì)“最具有發(fā)展前景的工業(yè)新材料”。