为适应对大直径磨球市场需求量增大的趋势，本论文设计并冶炼了以Mn、Si合金元素为主的120mm直径的高耐磨磨球所用的CADI材料，对试验CADI磨球不同等温淬火工艺处理后的显微组织、力学性能、耐磨性能和加工硬化性能进行了研究，并与两种磨球用钢进行了对比研究。等温淬火试验结果表明，随着等温转变温度升高，硬度下降，韧性提高。其中Mn含量对贝氏体转变动力学有显著影响，当Mn含量低于2.0%时，贝氏体可大量形成。Si含量影响贝氏体形态的变化，当Si含量升高时，基体组织从典型下贝氏体形态转变为更细化的准下贝氏体形态，CADI磨球具有更好的强韧性配合。随着等温时间延长，残余奥氏体含量逐渐减少，细针状贝氏体数量的增多，硬度有所下降，材料的韧性提高。通过端淬实验和测温实验结果，确定了ф120mm的CADI磨球在实际生产中的热处理工艺：磨球随炉加热到500℃保温1h，然后随炉加热到840℃保温2.5h后，水中冷却57s，转入290℃盐浴中等温淬火2.5h。热处理后的磨球，从表面到心部的硬度分布均匀，均在55HRC以上。耐磨性测定结果表明，耐磨性能随着硬度的提高而提高；当硬度相差不多时，韧性的提高对材料耐磨性能有一定程度的改善。CADI磨球在磨损过程中，出现了加工硬化现象，增强了耐磨性。加工硬化实验表明，CADI磨球的加工硬化机制主要是相变强化，残余奥氏体在应力的作用下，转变为马氏体，进而产生了相变强化。其中CADI经250℃盐浴中等温2h后，加工硬化现象明显。经过各种热处理试验结果比较，CADI磨球在840℃加热30min后290℃等温淬火2.5h的热处理工艺下，可以获得高的硬度（57HRC），又具有较高的冲击韧性（13J），表现出一定的加工硬化性能，磨损耐磨性能最高。