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研究等温转变动力学和组织随等温时间变化的目的是得到能够获得最佳力学性能的热处理工艺窗口（工艺控制范围）。对等温时间最为敏感的力学性能是伸长率和冲击韧性。如果等温时间不够，由于晶界区第一阶段反应没有全部完成，晶界区就会形成连续的网状马氏体，造成韧性下降。工艺窗口结束时间的定义：在该等温时间，组织中第二阶段反应形成碳化物的数量对韧性的损害有限，ADI的最低力学性能仍能满足ADI标准要求。但是，第二阶段形成的碳化物数量无法从微观组织中测量。研究证明，第二阶段反应进行到10%是ADI韧性仍能满足ADI标准要求的最小值，相当于90%的最高保留奥氏体含量。
等温热处理工艺窗口的概念最早由Rundman提出，用于确定获得最佳力学性能（特别是韧性）的等温时间。曼彻斯特大学ADI课题组基于对一系列球墨铸铁所测量ADI的力学性能与奥氏体等温参数的关系引入了更为有用的工艺窗口的概念。依据工艺窗口可以确定满足ADI标准的奥氏体等温时间范围。工艺窗口开始和结束的时间根据在满足ADI标准性能的条件下，组织中允许含有的第一阶段未反应奥氏体的数量和第二阶段反应碳化物的数量确定。确定工艺窗口开始的判据是未反应奥氏体体积分数UAV为3%，由定量金相学测定的未反应奥氏体体积分数UAV与等温时间的关系确定。确定工艺窗口结束的判据是最大保留奥氏体体积分数（Volume Reacted Austenite，VRA）的90%，由采用X射线测定的VRA与等温时间的关系曲线获得。
表2-3所列为几种球墨铸铁的化学成分。图2-25所示为几种球墨铸铁的工艺窗口。
表2-3 几种球墨铸铁的化学成分 （质量分数，%）
图2-25a所示为球墨铸铁1和2的工艺窗口。两个窗口在较低温度等温处理时都比较宽，在较高温度等温处理时变窄且最终关闭。对于合金含量较高的球墨铸铁，窗口关闭出现在较低的等温温度。
图2-25b所示为球墨铸铁1和2在低温和高温下奥氏体等温处理时力学性能随等温时间的变化。球墨铸铁1的工艺窗口在两种温度下都是开放的，ASTM标准在两种温度下的等温时间窗口内都可以满足；球墨铸铁2的工艺窗口在低的等温温度下是开放的，在高的等温温度下是关闭的，其力学性能与工艺窗口所预测的结果一致，ASTM标准在较低的等温温度工艺窗口内是满足的，在较高的等温温度下所有的等温时间都不能满足ASTM标准。
图2-25 几种球墨铸铁的工艺窗口
a）球墨铸铁1和2的工艺窗口 b）球墨铸铁1和2的力学性能随等温温度和时间的变化（点上的数字是等温时间） c）球墨铸铁2、3和5奥氏体化（920℃）的工艺窗口 d）球墨铸铁4、5、6奥氏体化（870℃）的工艺窗口 e）球墨铸铁7的工艺窗口 f）球墨铸铁7的力学性能随等温温度和时间的变化（点上的数字是在400℃等温的时间）
图2-25c所示为球墨铸铁2、3和5奥氏体化（920℃）的工艺窗口。该图证明了锰对等温转变，特别是在高的等温温度时的组织转变具有强烈滞后效应。因此，通常建议ADI的锰含量小于0.3%。钼是比锰更有效的提高淬透性的元素。但是，如图2-25d所示，在870℃奥氏体化时，球墨铸铁4、5、6的工艺窗口，增加钼没有出现图2-25c所示的滞后和关闭工艺窗口的情况。
ADI热处理的另一个参数是奥氏体化温度。在满足完全奥氏体化的条件下，降低奥氏体化温度，将减少奥氏体的碳含量，增大第一阶段反应的驱动力，从而使工艺窗口前移，在较高的等温温度下尤其如此。如图2-25e所示，工艺窗口在等温温度为380℃时对奥氏体化温度900℃和950℃是关闭的，但对870℃是开放的。相应的力学性能如图2-25f所示，可以确认奥氏体化温度870℃所获得的ADI的力学性能满足ASTM要求。
确定ADI热处理的最佳工艺范围要花费大量时间和资金进行试验研究。因此，采用计算机模拟获得最佳的ADI热处理工艺规范引起了人们的关注。
ADI生产过程计算机模拟的应用主要体现在以下几个方面：
一是针对特定的铸态铸件，即已知铸件成分、铸态组织、铸件结构等，通过数值模拟，计算出最佳奥氏体化温度和时间以及奥氏体等温温度和时间，以获得最佳的微观组织和最好的力学性能，满足标准和客户对性能的要求，同时获得高生产率。热处理数值模拟需要运用等温转变动力学、合金元素偏析模型以及其他基本理论，同时需要设定合理的边界条件。
二是根据铸件结构尺寸、性能要求和热处理工艺，选择所需的合金元素化学成分。不加合金元素的ADI只能在比较薄的断面上获得完全的奥铁体组织。如果铸件断面较厚，为了在整个断面上获得完全的奥铁体组织，就需要加入一定的合金元素。加入的合金元素必须适量，加入得太少则不足以淬透，太多不仅会增加成本还会延长等温时间、增加质量控制难度。通过计算机模拟可以计算最佳的合金元素加入量。
要获得满足标准要求的ADI产品，除了通过铸造过程的计算机模拟来获得优质铸件外，ADI热处理过程的数值模拟也非常重要，要考虑铸态基体组织、石墨球数、化学成分及合金元素的偏析，以及等温转变冷却介质的冷却强度对奥氏体等温转变动力学的影响等因素。进一步深入开展ADI热处理过程的计算机模拟工作有助于不断推动ADI应用的发展。
目前，ADI生产过程数值模拟软件及模型主要有以下几种：
1）Applied Process公司开发的ADI工艺软件。美国Applied Process公司开发了一种ADI工艺软件并获得了专利。只要输入铸件的重量和壁厚等参数，就可以设计出ADI的化学成分及热处理工艺，并可预测产品的力学性能，大大缩短产品设计和试制周期，加快了投产速度。
2）Sente Software软件。英国JMatPro and Sente Software公司开发了一套功能强大的金属材料相图计算与材料性能模拟软件，被广泛用于航空航天、船舶制造、机械制造等行业中。我国不少单位采用了这套软件进行贝氏体钢和ADI研究，如东北大学崔君军和陈礼清曾运用该软件根据球墨铸铁的合金成分计算过冷奥氏体等温转变图，然后根据计算的曲线选择合适的等温转变温度和时间，获得了预期的效果。
3）ADI通用计算机数值模型。Tomas等人开发了一种ADI通用计算机数值模型。可以根据热处理过程中的平衡热力学和动力学理论，通过Scheil方法预测一定假设条件下等温淬火球墨铸铁中奥氏体、针状铁素体和马氏体的数量以及抗拉强度、屈服强度、硬度等力学性能。
4）剑桥大学ADI神经网络模型。剑桥大学Yescas等人针对ADI生产变量和最终性能之间的复杂关系，开发了一种ADI神经网络（Neural Networks）模型，可以根据化学成分（C、Mn、Si、Ni、Mo、Cu）以及奥氏体化和等温淬火参数估算ADI中残留奥氏体的含量并预测产品性能等。该模型作为ADI处理工艺或设计的工具已免费开放。
5）根据模数确定最低合金元素含量的模型。澳大利亚的I. K. Lee开发了一种ADI数值模型，可以根据铸件计算凝固时间，确定铸件模数，根据模数确定淬透因子，再由淬透因子根据公式计算铸件完全淬透所需的Cu、Ni和Mo的最低含量。
6）ADI数据驱动模型。M.A. Perzyz等人开发了一种ADI数据驱动模型。该模型通过数据处理、统计、回归、逻辑分析、学习系统、人工神经网络等先进的数学工具，将ADI复杂的生产工艺过程与最终性能关联起来，从而预测ADI的性能，或者根据性能要求优化工艺参数。
7）过程模拟与虚拟试验设计相结合的计算机数值模型。Magma开发了一种完整的过程模拟与虚拟试验设计相结合的计算机数值模型。该模型基于ADI生产的物理过程和原理，模拟球墨铸铁微观组织的形成以及奥氏体化、淬火、等温转变过程中的组织变化，为热处理过程的评价和优化提供了一种新的方法。
在上述软件和计算机数值模型中，除Sente Software软件和Magma开发的计算机数值模型属于基于基本物理原理的硬模型外，其他均为基于实际生产数据、运用数学工具建立的生产初始条件和最终性能之间关系的软模型或混合模型。随着ADI研究的深入，对ADI生产物理过程认识水平的不断提高以及ADI工业生产数据的积累，计算机数值模拟精度会不断提高、功能不断增强，将促进ADI生产更加节能、高效，ADI的成分及生产工艺更加优化。