等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,国内简称ADI),其具有很高的综合力学性能,在很多应用场合可取代锻钢制造零件,可广泛应用于汽车齿轮、曲轴、支架等零部件。一汽集团公司对汽车ADI齿轮、大马力发动机的ADI都有着比较详细的研究和具体的应用。然而随着汽车行业的发展,一些商用车上原有的设计材质已经逐渐不能满足零件的需求,尤其是轻量化的要求。基于此,我们将部分ADI材质的支架应用到高端商用车上,以探讨其扩大应用的可行性。本文主要研究了Cu、Ni、Mo三种元素及包内孕育和随流孕育对等温淬火球铁显微组织和力学性能的影响。运用OM,SEM,XRD,万能拉伸试验机,布氏硬度和落锤式冲击韧性试验机等分析测试手段,测试了ADI材料组织和材料抗拉强度、延伸率、硬度、冲击功等力学性能。研究表明:当Cu含量小于1.0%时,Cu具有细化石墨球的作用,增加了珠光体含量,另外淬火后能够促进贝氏体形成,减少残余奥氏体含量;当Cu含量高于1.0%时,贝氏体含量略有减少,残余奥氏体含量略有增加,但不明显,石墨球出现粗化现象。当Cu含量从0.2~2.0%变化时,ADI抗拉强度、延伸率、硬度和冲击功均呈现先增加后降低的趋势,抗拉强度在1.0%处取得,最高抗拉强度可达1175MPa;延伸率、硬度和冲击功的最大值均在0.8%处取得,最大值分别为11%、372HBW、136.6J,此时抗拉强度为1125MPa。可以发现在Cu含量为0.8%时,性能最好。Ni、Mo的添加增加了残余奥氏体的数量,提高了ADI的淬透性,此外,镍元素的添加比钼元素的添加更有利残余奥氏体的析出。经热处理后,添加Mo的ADI合金中析出了复杂碳化物,而含Ni合金中则没有。在其他成分相似,珠光体含量相近,冷却条件相同的情况下,随流孕育的试样比不随流试样无论是铸态还是热处理态,石墨球径等级更高,珠光体含量更低。在热处理后的试样试验中,加入镍元素合金化的比加入钼元素合金化的,硬度低,强度、延伸率高、冲击功更高。经过深入的研究和持续的工艺数优化,成功的将ADI材料应用到了一汽解放商用车齿轮壳盖产品上。试验中采用的ADI材料工艺,完全满足整车的服役要求。