近年來，我國光伏行業(yè)發(fā)展迅速，光伏行業(yè)的核心關鍵技術已獲得更多突破，新技術新材料的應用在光伏行業(yè)越來越廣泛，作為光伏關鍵組件的回轉支撐齒輪即完成了由傳統(tǒng)鑄鍛鋼材料調質處理到ADI 材料應用的升級。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 的接觸疲勞強度明顯高于鑄鋼和鍛鋼，且經過強力噴丸后還可在齒輪表面形成表面壓應力，從而提高齒根的彎曲疲勞強度，具有優(yōu)良的斷裂韌性和耐磨性，可以有效地延長齒輪的使用壽命，與傳統(tǒng)的鑄鍛鋼齒輪調質或感應處理相比，ADI 齒輪的機械加工效率高，制造成本低，另外，ADI 微觀組織中球狀石墨能吸收振動，降低齒輪運行時的振動及噪音，同時石墨有自潤滑作用，齒輪運行時抗咬合能力強，有效預防運行時故障的發(fā)生。ADI 的密度比鋼輕10%，代替鋼齒輪可減輕自身重量，同時因為ADI 強度的提升，還可以在設計上進行優(yōu)化，實現(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始形成溫度以上，保持一定的時間，然后以避免珠光體形成的冷速冷卻至一定溫度（Ms點以上），并保持一定時間，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 熱處理線由預加熱爐、加熱室（后室）、過渡室、淬火鹽槽（前室）四個部分組成。為了達到ADI 零件所要求的性能，需要在奧氏體保溫階段保證爐內溫度均勻，使鑄件實現(xiàn)全部奧氏體化，鑄件從后室加熱完成淬入淬火鹽槽時的轉移速度要快，以防止發(fā)生珠光體轉變。鑄件淬入鹽槽后，要求鹽浴溫度盡快達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，鑄件表面的溫度會被快速帶走，鹽與工件質量比一般超過20:1。

（2）對鹽浴進行機械攪拌，使鹽浴的溫度盡快均勻。

（3）向鹽槽中加入適量的水，增加鹽浴的流動性及冷卻烈度。

Part.2   ADI熱處理原理與工藝

典型ADI 熱處理過程主要有以下三個步驟：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，使鑄件盡快達到所設定的等溫溫度；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。工藝過程如下圖1 所示。

Part.3   ADI材質要求

針對ADI 鑄件，需要研究設計適當?shù)幕瘜W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，避免產生縮松及石墨漂浮等鑄造缺陷。對鑄件的要求如下：

（1）球化率≥90%

（2）石墨數(shù)量≥120 個/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）除一般化學成分控制外，針對厚大壁厚需添加一定比例Cu、Ni、Mo 合金。

Part.4   產品性能

根據(jù)產品服役條件不同，通過工藝的調整可以實現(xiàn)ADI 900-9、ADI 1050-7、ADI 1200-4、ADI 1400-2 等牌號性能要求。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 牌號金相、力學性能。