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球墨铸铁(Ductile Iron,简称DI)经等温淬火处理后得到ADI材料,力学性能大大提高,具有强度高、韧性好、抗磨损、耐低温,密度抗拉强度比值低,弯曲接触疲劳强度高,吸震降噪性能好,综合力学性能优,以及生产成本低,经济效益好等众多独特的优点,已经成为替代碳钢甚至铝合金、铜合金的热点材料之一。本文采用900℃奥氏体化温度,90min奥氏体化时间,不同等温淬火温度与时间相组合的热处理参数,对LZQT500-7球墨铸铁进行等温淬火处理,得到九组力学性能各异的ADI材料。通过电子扫描电镜及X射线衍射仪对其金相组织进行定性、定量分析,研究热处理参数与残余奥氏体体积含量、奥氏体含碳量的关系。测定各组ADI材料的强度、硬度、延伸率、冲击韧性,研究热处理参数对ADI力学性能的影响规律;通过有限元仿真,断口组织宏观、微观分析及切削力比较等多种方法,对ADI材料的各力学性能及宏观表现进行深入细致的探究和阐述。基于模糊减法聚类的方法,建立了等温淬火温度、等温淬火时间与组织含量及各力学性能之间的模糊模型,并对硬度推理模型进行了可靠性分析,对不同等级ADI材料的热处理参数作出预测。结果表明:1、等温淬火后材料的金相组织及成分完全转变,得到了力学性能优异的奥铁体组织;等温淬火温度对组织含量影响显著,等温时间影响较弱,其中250℃下得到的ADI奥氏体含量及含碳量最低,300℃次之,350℃最高;在等温时间60-180min范围内,奥氏体含量及含碳量随时间的变化规律不一,250℃下,奥氏体含量及含碳量随时间的延长先增加后基本保持不变,300℃下,60min的含量最高,120min、180min的含量变小,350℃下,含量先增加再减小。2、ADI材料的强度、硬度随等温淬火温度的升高而降低,随等温淬火时间增加,强度先增大再减小,硬度先减小再增大。而延伸率、冲击韧性随等温温度的升高而升高,随淬火时间的变化规律不一。ADI拉伸及冲击试样断口,属于韧-脆型混合断口,且随着等温淬火温度的升高,纤维区增加,材料塑性韧性增强,脆性减弱。切削力研究表明,Φ35mm的圆柱棒料心部没有淬透,表面及顶端硬度高,切削力大;心部硬度低,切削力小;且淬透性与等温淬火温度及时间关系不大。3、基于模糊减法聚类建立的热处理参数与ADI材料组织含量及力学性能之间的推理模型可靠,可以根据用户需求预测ADI材料的热处理参数。根据模型预测,ASTM ADI 4级的热处理参数可以选择900℃-90min,250℃-120min,3级的可以选择900℃-90min,330℃-90min,2级的可以选择900℃-90min,360℃-60min。欲得到强度、硬度更高的ADI,可适当降低等温淬火温度,但不宜低于230℃(马氏体转变上线)。