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ADI – Austempered Ductile Iron
Mit ADI steht dem Konstrukteur und Gießer ein Gusseisenwerkstoff zur Verfügung, der ein
hohes Potential bezüglich Kosten- und Gewichtsreduktion bietet und gegenüber konventionellem
Gusseisen mit Kugelgraphit bei vergleichbarer Festigkeit eine deutlich höhere Duktilität
oder bei vergleichbarer Duktilität eine deutlich höhere Festigkeit und Härte erreicht.
Der in den USA bereits schon in den 60er und 70er Jahren angewandte Werkstoff ADI
(Austempered Ductile Iron, bainitisches bzw. ausferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit)
hat sich seit den 1980er Jahren auch zunehmend in Europa etabliert und wurde 1997 mit
vier Qualitäten (GJS-800-8, GJS-1000-5, GJS-1200-2 und GJS-1400-1) in die europäische
Normung aufgenommen (DIN EN 1564).
Die Herstellung von ADI erfolgt durch eine mehrstufige Wärmebehandlung von konventionellem
unlegierten GJS-400. Durch die Wärmebehandlung wird ein Gefüges aus nadeligem
Ferrit in einer mit Kohlenstoff übersättigten Austenitmatrix erzeugt, welches als Ausferrit bezeichnet
wird. Ausschlaggebende Parameter für die Gefügeausbildung sind Haltetemperatur
und Haltedauer. Nach der vollständigen Austenitisierung unter Schutzatmosphäre bei 840-
950 °C werden die Gussteile im Salzbad auf die gewünschte Haltetemperatur abgeschreckt
(je nach Sorte zwischen 235 und 425 °C) und so lange gehalten, bis die Ausferritbildung abgeschlossen
ist [KLÖ04].
Sein Potential als Leichtbauwerkstoff erlangt ADI durch die hohe spezifische Festigkeit, die
mit wärmebehandelten Aluminiumlegierungen vergleichbar ist, sowie dem hohen Graphitanteil,
der die Dichte des Werkstoffs gegenüber Stahlguss um bis zu 10% reduziert [GRÜ03].
Die höhere Härte und Festigkeit im Vergleich zu normalen Gusseisen mit Kugelgraphit hat
aber gleichzeitig eine schlechtere Bearbeitbarkeit zur Folge. Untersuchungen ergaben jedoch,
dass bei einer Zulegierung von 0,7 % Kupfer und 0,7 % Nickel die Bearbeitbarkeit
steigt und eine Verbesserung der Oberflächengüte erreicht werden konnte [RÖH07].
Die Verwendung von ADI-Werkstoffen wurde schon 1962 durch erste Versuche an Zahnrädern
bei General Motors, USA erprobt und Pontiac, USA gelang ab 1976 den serienreifen
Einsatz von ADI-Zahnrädern für die Getriebe all ihrer Fahrzeuge. Mit dieser Maßnahme erreichte
man eine signifikante Senkung der Materialkosten und des Verschleißes [RIM08].
Auch die Volkswagen AG entschied sich bei den Modellen VW Toureg und VW Phaeton für
den Einsatz von ADI. Hier wurde die zweiteilige Rädercassette des VW-10Zylinder-Diesel-
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