1.1.6 ADI对力学性能的贡献

追求高的力学性能一直是世界铸铁工作者的使命。1860年有记录的铸铁抗拉强度仅为60～100MPa。第一次世界大战时期，通过在熔炼时加入废钢使铸铁的抗拉强度提高到120～140MPa；1922年发明了孕育铸铁，抗拉强度提高到300MPa；之后，合金化将孕育铸铁的抗拉强度提高至400MPa。1722年和1826年分别发明的白心和黑心可锻铸铁的抗拉强度虽有很大提高，但是只能生产小型薄壁件。1948年发明的球墨铸铁的抗拉强度则可达600MPa，并具有3%的伸长率，合金球墨铸铁的抗拉强度则可达800～900MPa。20世纪70年代开发的ADI抗拉强度可达1200～1400MPa，最高可达1600MPa（ASTM A897M—2015），有记录的ADI最高抗拉强度达到1700MPa，伸长率为3%。迄今为止，铸铁的抗拉强度提高了将近20倍，如图1-6所示。

图1-6 1860—2000年铸铁能达到的抗拉强度

铸铁工作者一直梦想将铸铁的抗拉强度提高到像钢一样，随着ADI的发展，这一梦想已经实现，铸铁的力学性能达到了前所未有的水平。图1-7比较了ADI与碳钢、合金钢、普通球墨铸铁的力学性能，可以看出，在相同伸长率的情况下，ADI的抗拉强度是普通球墨铸铁的2倍，与合金钢相当。ADI和普通球墨铸铁的伸长率比钢要低，原因是ADI和普通球墨铸铁在拉伸试验中出现第一个裂纹后就迅速断裂，而钢在出现第一个裂纹后，仍然可以局部变形，即“缩颈”。

图1-7 ADI与碳钢、合金钢、普通球墨铸铁力学性能的比较

ADI、普通铁素体球墨铸铁、普通珠光体球墨铸铁和钢在压力作用下也显示出不同的特点，如图1-8所示。可以看出，ADI和普通球墨铸铁在压缩试验中出现第一个裂纹后就迅速断裂，压力迅速下降；但是，钢在出现第一个裂纹后并未断裂，仍然可以继续变形，压力继续升高。另外，图中曲线斜率表示产生单位形变所需压力的增量，反映了材料的硬化性能，ADI曲线具有较大的斜率，表明ADI具有更好的应变强化性能。

图1-8 不同材料在压力作用下的特点

a）试样 b）不同材料在压缩试验中压力和压缩尺寸的关系