近年來(lái)，我國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展迅速，光伏行業(yè)的核心關(guān)鍵技術(shù)已獲得更多突破，新技術(shù)新材料的應(yīng)用在光伏行業(yè)越來(lái)越廣泛，作為光伏關(guān)鍵組件的回轉(zhuǎn)支撐齒輪即完成了由傳統(tǒng)鑄鍛鋼材料調(diào)質(zhì)處理到ADI 材料應(yīng)用的升級(jí)。齒輪的主要失效模式一般是齒根疲勞斷裂，齒面剝落或磨損，而ADI 的接觸疲勞強(qiáng)度明顯高于鑄鋼和鍛鋼，且經(jīng)過(guò)強(qiáng)力噴丸后還可在齒輪表面形成表面壓應(yīng)力，從而提高齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度，具有優(yōu)良的斷裂韌性和耐磨性，可以有效地延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，與傳統(tǒng)的鑄鍛鋼齒輪調(diào)質(zhì)或感應(yīng)處理相比，ADI 齒輪的機(jī)械加工效率高，制造成本低，另外，ADI 微觀組織中球狀石墨能吸收振動(dòng)，降低齒輪運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)及噪音，同時(shí)石墨有自潤(rùn)滑作用，齒輪運(yùn)行時(shí)抗咬合能力強(qiáng)，有效預(yù)防運(yùn)行時(shí)故障的發(fā)生。ADI 的密度比鋼輕10%，代替鋼齒輪可減輕自身重量，同時(shí)因?yàn)锳DI 強(qiáng)度的提升，還可以在設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)輕量化。

ADI（Austempered Ductile Iron）即等溫淬火球墨鑄鐵，是將球墨鑄鐵加熱到奧氏體開(kāi)始形成溫度以上，保持一定的時(shí)間，然后以避免珠光體形成的冷速冷卻至一定溫度（Ms點(diǎn)以上），并保持一定時(shí)間，獲得基體組織由針狀鐵素體和富碳奧氏體組成的奧鐵體的一種熱處理工藝。

Part.1   可控氣氛ADI熱處理線

ADI 熱處理線由預(yù)加熱爐、加熱室（后室）、過(guò)渡室、淬火鹽槽（前室）四個(gè)部分組成。為了達(dá)到ADI 零件所要求的性能，需要在奧氏體保溫階段保證爐內(nèi)溫度均勻，使鑄件實(shí)現(xiàn)全部奧氏體化，鑄件從后室加熱完成淬入淬火鹽槽時(shí)的轉(zhuǎn)移速度要快，以防止發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。鑄件淬入鹽槽后，要求鹽浴溫度盡快達(dá)到要求的等溫淬火溫度，并使鹽浴溫度保持穩(wěn)定，這就要求：

（1）鹽槽中鹽浴的容量和鑄件相比要足夠大，鹽浴量越大，鑄件表面的溫度會(huì)被快速帶走，鹽與工件質(zhì)量比一般超過(guò)20:1。

（2）對(duì)鹽浴進(jìn)行機(jī)械攪拌，使鹽浴的溫度盡快均勻。

（3）向鹽槽中加入適量的水，增加鹽浴的流動(dòng)性及冷卻烈度。

Part.2   ADI熱處理原理與工藝

典型ADI 熱處理過(guò)程主要有以下三個(gè)步驟：首先，將球墨鑄鐵升溫至奧氏體化溫度（840~930℃）并根據(jù)壁厚保溫1~5h，然后，將其迅速淬入到（230~400℃）的鹽浴中，使鑄件盡快達(dá)到所設(shè)定的等溫溫度；最后，根據(jù)鑄件的壁厚和合金含量將其在等溫溫度下保溫1~8h，隨后出爐空冷至室溫。工藝過(guò)程如下圖1 所示。

Part.3   ADI材質(zhì)要求

針對(duì)ADI 鑄件，需要研究設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分以及鑄造、熔煉、球化處理工藝，以確保球墨鑄鐵鑄件球化良好，避免產(chǎn)生縮松及石墨漂浮等鑄造缺陷。對(duì)鑄件的要求如下：

（1）球化率≥90%

（2）石墨數(shù)量≥120 個(gè)/平方毫米

（3）縮松及碳化物缺陷≤1%

（4）穩(wěn)定的鐵素體/珠光體比例

（5）除一般化學(xué)成分控制外，針對(duì)厚大壁厚需添加一定比例Cu、Ni、Mo 合金。

Part.4   產(chǎn)品性能

根據(jù)產(chǎn)品服役條件不同，通過(guò)工藝的調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)ADI 900-9、ADI 1050-7、ADI 1200-4、ADI 1400-2 等牌號(hào)性能要求。熱處理后金相組織滿足GB/T24733-2009等溫淬火球墨鑄鐵件要求。以下展示齒輪ADI 1050-7 牌號(hào)金相、力學(xué)性能。