本书是作者在数十年从事等温淬火球墨铸铁（ADI）试验研究、技术开发及生产应用所取得科研成果的基础上，参考国内外相关学术论文及生产经验撰写的，系统阐述了ADI的*新理论、生产技术、工艺控制及其应用。本书共分9章，内容包括球墨铸铁和ADI的发展、ADI的热处理及等温转变热力学和动力学、ADI的化学成分及铸态质量控制、ADI的微观组织、ADI的性能、ADI的耐磨性、ADI的机械加工性能、ADI的其他处理方法、ADI的应用实例。
本书可供从事机械工程、新材料研究及应用开发的科研人员、工程技术人员参考，也可供大专院校机械及金属材料工程专业的学生、教师参考。

目录
序
前言
第1章 球墨铸铁和等温淬火球墨铸铁(ADI)的发展1
1.1 球墨铸铁的发展1
1.1.1 铸铁的发展1
1.1.2 球墨铸铁的发明2
1.1.3 球墨铸铁的发展5
1.1.4 球墨铸铁技术标准14
1.1.5 ADI的发明15
1.1.6 ADI对力学性能的贡献16
1.2 国外ADI工业的发展与特点17
1.2.1 北美和欧洲ADI的发展17
1.2.2 国外ADI工业的新特点18
1.3 我国ADI工业的发展20
1.3.1 我国ADI的研究20
1.3.2 我国ADI国家标准的制定与颁布21
1.3.3 我国ADI的生产应用22
1.3.4 我国ADI工业的新趋势25
1.3.5 我国ADI产业化发展思考26
第2章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的热处理及等温转变热力学和动力学28
2.1 ADI的热处理原理28
2.2 ADI的等温转变热力学30
2.3 ADI的等温转变动力学34
2.3.1 非合金球墨铸铁和合金球墨铸铁等温转变动力学比较34
2.3.2 合金元素的微观偏析及其对基体碳含量和等温转变速度的影响35
2.3.3 Mn、Cu、Mo合金球墨铸铁的等温转变动力学38
2.4 ADI的等温热处理工艺窗口及数值模拟53
2.4.1 ADI的等温热处理工艺窗口（工艺控制范围）53
2.4.2 ADI生产过程数值模拟56
2.5 ADI的工业热处理及典型力学性能58
2.6 ADI的专用热处理设备60
2.6.1 ADI对热处理设备的要求60
2.6.2现代ADI专用热处理设备61
第3章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的化学成分及铸态质量控制64
3.1 ADI的化学成分64
3.1.1 ADI对化学成分的基本要求64
3.1.2 ADI化学成分中各元素的行为65
3.1.3 不同类别ADI的化学成分80
3.2 ADI的铁液熔炼83
3.2.1 ADI熔炼用主要原材料83
3.2.2 ADI铁液熔炼设备84
3.2.3 ADI铁液熔炼控制86
3.2.4 ADI铁液的脱硫及球化孕育处理87
3.3 ADI铁液质量的检测及调控98
3.3.1 ADI铁液温度的检测及调控98
3.3.2 ADI铁液球化质量的炉前快速检验及控制99
3.3.3 ADI铁液成分的炉前快速分析及控制100
第4章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的微观组织103
4.1 球墨铸铁和钢等温淬火组织的区别103
4.2 ADI的典型微观组织及其特点104
4.2.1 ADI典型微观组织的特点104
4.2.2 ADI的独特微观组织及其对疲劳性能的影响110
4.3 ADI的其他微观组织111
4.3.1 未完全反应的介稳定奥氏体112
4.3.2 马氏体113
4.3.3 碳化物114
4.3.4 铁素体115
4.3.5 珠光体116
4.4 ADI标准给出的参考微观组织117
4.4.1 美国汽车工程师学会标准给出的ADI参考微观组织117
4.4.2 我国国家标准给出的ADI参考微观组织118
第5章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的性能120
5.1 ADI的力学性能120
5.1.1 ADI的硬度120
5.1.2 ADI的抗拉强度、屈服强度和伸长率120
5.1.3 ADI的弹性模量122
5.1.4 ADI的冲击韧度122
5.1.5 ADI的断裂韧性122
5.1.6 ADI的疲劳强度126
5.1.7 ADI的低温性能133
5.1.8 ADI的环境脆化问题136
5.2 ADI的物理性能138
第6章 等温淬火球墨铸铁（ADI）的耐磨性140
6.1 ADI的独特微观组织对耐磨性的作用140
6.2 ADI的摩擦磨损实验研究141
6.2.1 ADI的干滑动摩擦磨损研究141
6.2.2 ADI的滚动摩擦磨损研究144
6.2.3 ADI的磨料磨损研究146
6.2.4 等温淬火灰铸铁对传动效率的影响148
6.3 ADI耐磨件的代表性应用149
6.3.1 ADI在需要减小摩擦力的滑动摩擦条件下的应用150
6.3.2 ADI在既需要摩擦力又要求耐磨损条件下的应用153
6.3.3 ADI在粉碎或输送物料的磨料磨损条件下的应用153
6.3.4 ADI在剪切刀具上的应用155
第7章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的机械加工性能157
7.1 ADI机械加工的特点157
7.2 ADI等温淬火处理后的尺寸变化规律159
7.3 ADI的机械加工流程160
7.4 机械加工对ADI切削区组织的影响161
7.5 ADI的切削加工特点及其对刀具的影响163
7.5.1 加工应变强化效果163
7.5.2 切削力的动态变化164
7.5.3 刀具的主要磨损形式165
7.6 提高ADI机械加工性能的冶金学措施和推荐的机械加工及刀具参数166
7.6.1 提高ADI机械加工性能的冶金学措施166
7.6.2 推荐的ADI机械加工及刀具参数167
第8章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的其他处理方法178
8.1 铸态ADI178
8.2 两阶段等温热处理ADI180
8.3 水溶液淬火及油淬+空气等温热处理ADI182
8.4 奥氏体形变ADI(AADI)184
8.5 含碳化物ADI（CADI）186
8.6 双相ADI188
8.7 挤压铸造+直接等温热处理ADI191
8.8 低碳当量ADI194
8.9 无奥氏体ADI195
8.10 局部ADI197
8.11 双相纳米组织ADI199
第9章 等温淬火球墨铸铁(ADI)的应用实例200
9.1 国外ADI典型应用实例201
9.1.1 ADI 在汽车工业的典型应用203
9.1.2 ADI的其他工业应用207
9.2 国内ADI典型应用实例209
9.2.1 ADI 800-10应用实例209
9.2.2 ADI 900-8和ADI 900-9应用实例211
9.2.3 ADI 1050-6应用实例213
9.2.4 ADI 1050-7应用实例215
9.2.5 ADI 1200-3应用实例218
9.2.6 ADI 1400-1应用实例220
9.2.7 ADI 1600-1应用实例221
附录 223
附录 AADI标准力学性能随年份的变化223
附录 BADI的典型性能224
附录 CADI材料常用名词术语中英文对照227
参考文献 232

前言
等温淬火球墨铸铁（Austempered Ductile Iron，ADI）是一种具有独特奥铁体微观组织的新型高性能工程材料，是在球墨铸铁基础上的创新性发展，开创了铸铁冶金学的新领域，是钢铁材料领域适合制造高端装备关键零部件的极具竞争优势的新型绿色材料。
20世纪70年代，中国、美国和芬兰彼此独立又几乎同时宣布成功研制开发出ADI。随后，在世界各国，特别是工业发达国家，ADI得到了快速发展。目前，世界各国生产的ADI零件重量从几十克到几吨，品种已经有数千种，成功替代了多种碳钢铸件、低合金钢铸件、锻钢件、表面淬火和渗氮处理的钢件、合金球墨铸铁件、铝合金铸件、铜合金铸件、焊接件及组装件等，被广泛应用于工业领域。ADI材料尤其受到汽车制造及装备制造领域的高度关注，世界主要的汽车制造企业、机械设备制造企业在关键零部件上都大量成功应用了ADI材料，这使得ADI材料的发展前景越发广阔。
ADI的基体组织为奥铁体，是高碳奥氏体+针状铁素体的混合组织，含有尺度极细小的纳米级奥氏体。在钢铁材料中，这种特殊的组织只存在于ADI中。正是由于ADI这种特有的微观组织使其呈现出优异的性能，其强度和伸长率远远超过了普通球墨铸铁，具有高强度与良好韧性的优良综合力学性能，以及特有的高耐磨性。ADI不但具有优异的力学性能，而且可以大规模产业化生产尺寸近乎无余量的零件，是一种高科技绿色工程材料。
我国是世界上最早研究和应用ADI的几个国家之一，但目前在ADI的推广应用及规模化生产上与工业发达国家相比存在一定的差距。2000年，我国铸件生产总量首次超过美国，位居世界首位。2018年，我国铸件产量达4935万t，占世界总量的44%，球墨铸铁产量为1415万t，占世界总量的50%，是球墨铸铁世界第一生产大国。但我国目前ADI的品种、数量较少，占球墨铸铁产量的比例远低于工业发达国家，远远满足不了我国工业发展的需要。
本书是作者在长期坚持ADI新材料研究及应用技术开发的基础上，参阅国内外相关文献资料撰写而成的，凝结了作者数十年从事ADI试验研究、生产应用技术开发的研究成果及实践经验。本书系统阐述了球墨铸铁和ADI的发展、ADI的热处理及等温转变热力学和动力、ADI的化学成分及铸态质量控制、ADI的微观组织、ADI的性能、 ADI的耐磨性、ADI的机械加工性能、ADI的其他处理方法，并列举了ADI在国内外主要工业领域的多个典型应用实例。在阐明原理的同时，本书提供了很多生产技术数据及应用实例，并对其进行了系统分析，为ADI的研发与生产提供了可借鉴的理论与实践支撑，力求促进我国ADI研究与应用的进一步发展。
为本书提供应用实例或技术资料的有曼彻斯特大学ADI研究组，英国Russell Ductile Castings公司，河南欧迪艾铸造有限公司总经理李天昌、副总经理张民堂，东风汽车公司技术中心研究员级高工刘建伟、高级工程师李涛，机械科学研究总院研究员曾艺成，全国铸造标准化技术委员会高级工程师张寅，美国Applied Process公司John R.Keough，英国ADI Treatment公司Arron Rimmer，上海宝华威热处理设备有限公司总经理陈明志，苏州艾普零件制造有限公司总经理夏勇，清河县恒基机械铸造有限公司总经理王合庆，焦作固德联合机械制造有限公司总经理李国平，以及其他合作企业，在此一并对为本书提供大力帮助和支持的专家学者、科研机构及企业表示衷心感谢！同时，对武汉纺织大学学术著作出版基金的资助及中国铸造协会等温淬火铸件分会的支持表示衷心感谢！此外，对参与本书部分内容整理工作的研究生表示感谢！
在撰写本书的过程中，参阅了许多学者和专家的相关著作和论文，在此表示衷心的感谢！
由于作者水平所限，难免有疏漏和不妥之处，敬请各位专家和读者批评指正。

作者