摘 要

汽车工业是国民经济的支柱产业，对我国整体经济发展具有重要作用，汽车轻量化对汽车产业的发展具有重要意义。ADI具有刚性好、综合力学性能高、比强度高、密度小等优点，在汽车零部件上使用ADI材料，可以起到降低汽车重量，节能减排的作用，具有显著的经济和社会效益。

选择QT600-3为研究对象，对材料的化学成分进行设计，通过等温淬火热处理工艺，获得综合力学性能优异的等温淬火球墨铸铁。利用Nikon Eclipse LV100 POL偏光显微镜、扫描电镜(型号为QUANTA-400)观察金相显微组织，使用万能试验机与布氏硬度计分别测试抗拉强度与伸长率、硬度等力学性能。研究等温淬火温度（340℃、370℃、400℃）对球墨铸铁显微组织和力学性能的影响。

研究结果表明：（1）QT600-3球墨铸铁具有良好球化效果和铸态组织，为获得具备良好组织和高强韧奥贝球铁提供了保证。（2）等温温度的升高将会导致QT600-3球墨铸铁中羽毛状贝氏体形貌逐渐变大，残余奥氏体含量逐渐增加。在370℃等温淬火温度时，材料的抗拉强度达到1106MPa，伸长率达到11％，硬度达到335HB，此时综合力学性能达到最优水平。

关键词：汽车轻量化；等温淬火球墨铸铁；显微组织；力学性能

Abstract

As a pillar industry of Chinese economic，automobile has a key role in the overall economic development of China. Lightweight automotive technology is important to the development of automotive industry. ADI have both good ductility and , toughness. It is considerable to meet the development trend of lightweight, environmentally friendly and low cost when ADI materials are used on automobile parts. This will create remarkable economic and social benefits.

QT600-3 ductile iron is chosen as experiment material. Select chemical composition and optimise heat treatment process to manufacture the new ADI products with excellent mechanical properties. Microstructure of ADI were observed by Nikon Eclipse LV100 POL polarizing microscope and SEM. The mechanical properties (σ_b、δ、HB) were observed by means of tensile testing machine and Brinell hardness tester. The influence of different bainite austempering transformation temperature (340℃, 370℃ and 400℃) on ADI microstructure and mechanical properties are studied.

Several conclusions stemmed from test results are followed. (1) Good spheroidization effect and cast microstructure of QT600-3 ductile iron make the manufactured ADI products having nice microstructure morphology, high strength and toughness. (2) Higher austemperedtemperature will lead to the growth of the feathery Bainite morphology, the larger content of residual austenite, the decrease σ_b and hardness and the gradually extent of elongation rate. With the 370℃ austempering temperature, the strength is 1106MPa, and the elongation rate is 11％, and the hardness is 335HB. With this temperature, the comprehensive performance of ADI is best than others.

Keywords: Automobile lightweight；Austempered ductile iron；Microstructure；Mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪 论 1

1.1汽车轻量化 1

1.1.1 汽车轻量化简述 1

1.1.2 汽车轻量化现状 1

1.2 ADI发展与现状 2

1.2.1 ADI发展历程 2

1.2.2 ADI性能 4

1.3 ADI应用 5

1.4 我国ADI发展面临的问题及处理措施 7

1.5研究目的与内容 7

1.5.1 研究目的 7

1.5.2 研究内容 8

第2章 实验材料及方法 9

2.1方案设计 9

2.2 实验材料与化学成分的选择 10

2.2.1原材料的选择与处理 10

2.2.2 化学成分的选择 10

2.3 球墨铸铁的熔炼及试样制备 10

2.3.1 熔炼工艺 10

2.3.2 球化及孕育处理 11

2.3.3 试样制备与取样 11

2.4 热处理工艺设计 12

2.5 组织性能分析测试方法 12

2.5.1 球化率的测定 12

2.5.2 显微组织分析 12

2.5.3 力学性能测试 13

第3章 实验结果与分析 15

3.1 球墨铸铁显微组织 15

3.1.1 石墨球化效果分析 15

3.1.2 铸态基体组织分析 15

3.2 等温淬火温度对基体组织的影响 16

3.3 等温淬火温度对力学性能的影响 18

第4章 结 论 21

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪 论

1.1汽车轻量化

1.1.1 汽车轻量化简述

汽车轻量化目的是通过优化如框架结构车身等设计，使用高强度的结构材料及先进的制造技术来实现的，这就需要设计、制造等方面的技术合作。自21世纪以来，由于燃料以及原材料的价格上浮与环保法规对尾气排放的限制日渐严格，越来越多的企业开始关注汽车工业轻量化进程的必要性和紧迫性。汽车车身材料的质量约占整车质量的百分之四十，而在空载情况下，大约在车身自身质量上消耗了百分之七十的油量。汽车整车质量如果可以降低百分之十，燃油效率将提高六至八个百分点，所以车身的轻量化显得至关重要，尤其是在减少汽车自重与提高燃油的经济性等方面^[1]。

(b)

(a)

图1.1 典型汽车车身结构

（a）顶部示意图 （b）侧面示意图