等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron)是采用等温淬火热处理工艺获得的针状铁素体和高碳奥氏体为主要基体组织的球墨铸铁,简称ADI。该材料具有强度高、韧性好、耐磨损、比强度高、生产成本低等优点,已经成为21世纪的热点材料之一。本课题采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、光谱分析、x-射线衍射分析、硬度测定、拉伸试验及磨损试验,研究了不同硼含量及热处理工艺对ADI的组织、力学性能及耐磨性能的影响。在所研究的硼量(0～0.077%)范围内,随着硼含量的增加,石墨球化效果降低,石墨球球径增加,数量减少,圆整度降低：当含硼量低于0.008%时,石墨大小级别均到达了7级,石墨球化级别均达到2级；当硼含量达到0.012%时,石墨大小等级为6级,球化等级为3级,当硼含量的继续增加到0.020%时,石墨大小等级为6级,球化等级4级,当硼含量达到0.049%以上时,石墨大小等级严重下降达到5级以下,石墨球化级别达到5-6级。铸态组织主要由石墨球、珠光体、铁素体和碳化物组成,当硼含量较低时,硼以固溶的形式存在于基体中,当硼含量较高时,硼主要以硼碳化物的形式析出,并且含量随硼量的增加而增加：当硼含量低于0.008%时,基体中的硼主要以固溶形式存在于铁素体中,形成的硼碳化物比较少,当硼含量为0.012%时,一部分固溶在基体中,一部分以硼碳化物的形式析出,并且硼碳化物的含量有所增加,该碳化物在基体中呈块状,分布比较均匀,当硼含量大于0.020%时,硼碳化物含量继续增加,主要以硼碳化物的形式存在,当硼含量为0.049%时,主要以硼莱氏体的形式析出,呈较大块状或鱼骨状,当硼含量为0.077%时,基体中形成的硼碳化物最多,该种碳化物方向性很强,成排分布于基体中。热处理后的基体组织主要由石墨球、针状铁素体、残余奥氏体和少量碳化物组成,B主要以Fe2B、Fe3B、Fe23(CB)6的存在形式；随着硼含量由0%增加到0.020%,贝氏体针逐渐细化,数量明显增加,残余奥氏体含量减小,碳化物含量增多；表明加硼可以细化贝氏体针,增加贝氏体数量,促进贝氏体相变和碳化物的形成,随着硼含量的增加,试样的布氏硬度和抗拉强度增加,伸长率和磨损率减小,耐磨性升高。在280℃下等温淬火的试样,随着硼含量从0增加到0.020%,试样的布氏硬度值由455HB增大到484HB,抗拉强度由1410MP增大到1482MP,伸长率由2.5%降低到1%,磨损率由1.39mg/m降低到1.12mg/m,耐磨性增加。在所研究的等温淬火温度范围(240℃、280℃、320℃)内,随着等温淬火温度的升高,残余奥氏体含量增加,贝氏体组织逐渐粗化,由针状逐渐转变为羽毛状,针间距增加,试样的布氏硬度值和抗拉强度逐渐降低,伸长率和磨损率逐渐升高,耐磨性降低；当硼含量为0.008%时,随着等温淬火温度的升高,试样的布氏硬度由481HB降低到394HB,抗拉强度由1465MP降低到1160MP,伸长率由2%升高到2.5%,磨损率1.05mg/m升高到1.29mg/m,试样的耐磨性降低。通过对不同含硼量ADI热处理工艺、组织及性能的研究,得出：含硼0.008%的球墨铸铁经900℃奥氏体化保温1.5h,然后在280℃盐浴池保温2h的试样综合性能最好,最终组织为石墨球、针状铁素体、残余奥氏体和少量碳化物,布氏硬度达到467HB,抗拉强度值为1435MPa,伸长率为2%,磨损率为1.24mg/m。