奥贝球墨铸铁(austempering ductile iron)

    基体组织以上贝氏体为主和残留30％～40％奥氏体的球墨铸铁(简称球铁)；也有叫上贝氏体球铁。中国简称为奥贝球铁。上、下贝氏体球铁合称为贝氏体球铁A．D．I(Austempering Ductile Iron)，即奥氏体化等温淬火球铁。奥贝球铁基本化学成分如表所示。

                                        奥贝球铁基本化学成分(％)

    高含硅量可抑制碳化物，细化贝氏体，改善性能。硅含量高于3.4％时韧性下降，尤其应尽量降低含锰量。美国、德国、日本等国各有标准牌号。美国有Grade1～6、德国有GGG80B～150B、日本有FCD900A～1200A。中国4102柴油机曲轴的力学性能σb％≥1000MPa、δ≥5％和上述国家伸长率相似的牌号的力学性能相仿。奥贝球铁的热处理过程是先将铸态球铁加热进行奥氏体化后，再在上贝氏体温度下等温淬火而获得。在淬火过程中铸铁组织的转变分为两个阶段(如图)。

                 金相比例

    奥贝球铁的金相组织与等温时间的关系

    Ⅰ-马氏体；Ⅱ-贝氏体；Ⅲ-奥氏体；Ⅳ-碳化物

    第一阶段：等温淬火开始时，组织中形成大量马氏体和残留奥氏体。随后马氏体中一部分向贝氏体转变，另一部分则变为奥氏体。随时间的延长，马氏体量逐渐减少，而贝氏体和奥氏体逐渐增加，直到马氏体消失为止。由于贝氏体的含碳量比马氏体低，当马氏体转变为贝氏体时，有过剩的碳排出而进入奥氏体，致使奥氏体逐渐富碳直到饱和的程度。

    第二阶段：由于饱和的奥氏体是不稳定的，随着时间的延长，奥氏体将分解为贝氏体型铁素体和碳化物。为获得适当的奥氏体和贝氏体比例，避免组织中出现马氏体和碳化物，使等温淬火处理的终了时间在图上的AB之间。在非合金化的球墨铸铁中，获得最佳性能的奥贝球铁的时间，大约只有10min，控制比较困难。特别是厚壁铸件，均热时间较长，因此拓宽等温处理的时间范围很重要。解决这个问题的关键是推迟或抑制从奥氏体中析出碳化物的过程。向球铁中加入适量的钼、镍、铜不仅有利于等温淬火处理，而且在第二阶段转变中，有效地抑制奥氏体中析出碳化物的过程，延长了析出时间，从而显著拓宽了等温处理的时间范围。合金元素加入量则根据铸件的壁厚而定。

    热处理时奥氏体化温度的选择不仅决定了奥氏体的含碳量，而且也影响到等温淬火中奥氏体的稳定性。从提高奥氏体稳定性出发，宜采用高的奥氏体化温度。在铸态组织中，如不含游离渗碳体时，可采用850～900℃。因温度过高，会使奥氏体晶粒粗化，从而影响到等温处理组织的粗化。等温处理温度对于获得良好的基体组织至关重要，贝氏体的数量和形态取决于等温淬火温度。在250℃下等温处理获得的组织中，下贝氏体数量大，奥氏体量少，结果强度高而韧性低。随着处理温度提高，下贝氏体变为上贝氏体，奥氏体数量也增多，则强度有所下降，而塑性和韧性有所上升。但当温度超过400℃时，将会发生由奥氏体析出碳化物的过程，结果塑性和韧性均将下降。为了照顾强度和塑性两个方面，等温处理宜选在300～380℃。