Transcript
Page 1: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

213

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009, 213-228

NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONSOF AUSTEMPERED DUCTILE IRON

(REVIEW)

A.A. Nofal, L. Jekova1

Central Metallurgical R&D Institute (CMRDI)

P.O. Box 87 Helwan, Cairo, Egypt

E-mail: [email protected]

1Institute of Metal Science,

Bulgarian Academy of Science

67, Shipchenski prohod blvd., Sofia, Bulgaria

ABSTRACT

������������������� ������������������ ������������������������ ����������������������������������

���������������� ��������������������������������������������� �������������������� �������������������

��� ��������������!� ��������� � �������� ��� ��� ��������������"������ �"�� ����������� ��������������������

���������������#���������������������� ������� �������������������������������������������� ���������������������

�� �������������������$��������"���������������������������� ������������ ���������������������������������������

����� ������������������������������������������������������������������ ��� �������������������������������

���� ���� ������������������������������ ������������ �������������������������� ���$��� ����������� ���������

���������������� ��������������� ���������� ����������������������������� ���������� ������� ��������������

�� ���� ���������������������������������"����������������������������������������������������������������������

�����%������� ���#������������������&�����������'�(������ ������������������� �������� ����������������������

�������������������� ��������� ��������������������������$��������%()����������������������

*�������+������������������������� ������������������������������ ����������������������� ���� ��������

���������������

Received 08 May 2009

Accepted 13 July 2009

INTRODUCTION

�������������� ��������������� ����� ����

������������������ ���� ���������� �������������

��������� ������������������������� ���������

������ ��������� �!"#$���������������������������

�����������������������%����������������&�����

������������������� ������������������������������

�� �'����������������������#$�����������������������

������������������������������������������(

)�����*�������(γ�→α+γ

,-������������

)�����*�������(γ,-→α+ε−��������������� ������

$�������� ������������ ���������������

�����������������������������������&�������

��'������������ �������������� ��� �������������

��������������������������#$�������� �����������

������������������ &���������&� ������ ������� ���

���� ������������������������� ����������#$������

����������������������������������������������

������ ���������� &������ ����������� ��������

��������� ���."#

)��������������������������������������

���������� ������������� ����������&���� �

������ ����� �� �������� ������&������������

Page 2: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

214

������������������������������������������

������������������ �������������� �'����������

�������� //01��������#2������������������

���& ������������������������� ����� �����

��������������������������� � /301����������

������� ������������ ��� �� .0&0004���� ��

500.#$��������������������������������������

��� ��� ����������������������600&000����

�����������������50 0#$�������� �������� ��

����������������������������������� �����������

��������'�������������������������������������

��������������� #$������ ��� ���������������������

�������� ��������� ������� ��������#$������

�������������������������������������������

������������������-7*�������#

AUSFORMED AUSTEMPERED DUCTILE IRON(AADI)

���������������.&8" ���� ��������� �������

������������������������������������������� �

������� ��������������������� ��(

• %����� ������ ����� ����������� ���������

�������� �����������������������������������'�����

������������� ����������������� ����������������

�������#

• ����� ������ ���������������������������

������#

• (�������� � �� ��� ������������� �������

������������������������������������ �9������

���%��������&���������������������� �����������

����������������������������:��# �#

;����� �&������������� �����������������

������������� ����� ��������� �������������

��������� ��#���������������8�/"�������������

������������������������������ �� �� ��� ���

��������������������������#��������������������

���� � ���� ������&��������� ���������� �� ����

�'����������������������������&�����%���� �&���

��������� ���������������� ������������� ����

������������������������&�������������������������

������������������������ �����������#

������������ 0"����������������������

����5.<������������������������ ���������

��������������������������� ��������������

������ �� �������������� ������� ��������� ����

���������������������������������������� �����

�������������������������������������������

����:��#5�#$���������������������������������

�� ������%������������:��#6������30��.0<

���������������� ��� ������������������������ ��

� 0"#�������������� ��������������������������

���� ��� ���� ���� ���������� ���������� ������

Fig. 1. Schematic representation of the ausforming process.

��

��

Fig. 2. SEM Micrographs of ADI alloyed with 2% Niaustempered at 375°C for 1 min. (a) Conventionallyprocessed; (b) ausformed to 25 % reduction. Arrows indicatethe Brittle Martensite formed in many zones in theconventionally processed ADI.

Page 3: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

215

��������������� ������� ��������������������

�����#,������� ���� ������������;���7����

���� ��������������������� �����������������

��������&�����������������������������������

������� ������������� �� � ������ ���� ��������

���������� ������������������� ���� "#

�� �� ���� �������� ���� ��� �������� ��

������������� ����������������������������

�� ���#$�����������������������������������

��������&���������'���%�����������������������

�����������&��������������&���������������

��� ���� ����� �� ���� ������� ���� ���� ���

���������������������� ���������� �����������

���������#7����� �����������������������������

��������������&�#�#�����������������5.<���

�����������������������������������������������

%�����#����������������� 5"���������������������

��������������������������&�������������������

�����������������������������������������

� ��������������������������������&����� �������

������������ ������������������������������

���������������#

$����������������������������� �������

������������������������ �������� ��%�������

������������ ����� ����� ����������������������

��������������� �������� ������ ��� ��%�����

�����&�#�#����������������������������� ��������#

���������������������������������������� ��

���������������������� �������������� ��

���� �������������������������������� ���

�������#$���������������������������������

�'������������������������������ 6"������

������� ��������� �����������%��������������������

������������������������������������%�����

����������������������������������� � 50<#;�

��� ������������������������������������������#

COLD ROLLING OF ADI=���������������������9�����������������

������������ ��������&����������������������

�������������� ���������������&���� �����������

��� ������������������������� �����������������

�������&����������������������� ���������� �����

������� ����������� ���������# $����� �� ����

��������������������������������������������

����������������������������#$��������������

����������������������������������� !"������ �

��������������������������5.<�����������������

���9���� �� 5.< �� �����&����� �� ��� ��������

������� �� ����������� ���������#)����� �����

������������������� ��������������������������

�������� �����������������������������#

$����������������������������������������

������������������������� ������������������������

������� � .& 8"#:���������������� ����������&

7#>��������� 3"����������������������������&

���������������� �������������� �����������

����������������������������������&������������

��������������������#$������������������������

����������� ��������������������������������

����������60<#?��� ��� ����������������8& @"

�������������������������������������� �� �

����������������������������������������� ��

� �����#����'��� � /"���������&�������������

����������������������&�����������������������&

���������������� �����������������������������

A60<&γ α→ �������������������������������� ���

������������& �������������������������������

��������������� ��������#

�������������50&5 "&�� �� ����� ������

�� ���������������������� �������� ��������

�������������������������9������������� ����

�� �����#:������ ������������� ����������������

�������:��# &������������������������������

��� ������������������� �������� ��������� �������

������#��� �����������ε B0#00/!��������������������������� ���������������� ��������������������

Fig. 3. Yield strength vs austempering time and ausformingreduction for adis alloyed with 2 % Ni.

Page 4: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

216

������������������������������������C�D#$���

������������������� ��������� /&55"������ ���

���&�����������������,� �����%�������&����

�������������� ��������������������������������

�������σ = κ ε��������� ���#$����������� �������� �σ� �ε��������������������������������$*�E������#:��#!����������������������������

������������������� ��������#$����������������

��F� �� ��� ���� �� �� � ����� ������ ���� �� ���

,� �����%������������FB �σG �ε#$����� ���������������������������������������������#

�����������:��#.&�F��������������������� �������#

$���������������������������������������������

����������������������������������� �����#$������

������������������ ������������������������

����������������������������&����� ��������������

����������������������� �������������������������

��������������� ��������#��������%��������������

�������������������������������� �����������&��

���� ����������������� ��������� ������������� �

����������������������� ����� ������������:��#4!�

������������'������� �����������������������

��������������#������������������������� ��������

������������������������������������������

�� ������ �������������������� ������ �������

����������������������������������������50"#

����������������� �����������

��������������� �� ����-*����������&���

�������������������������γ�

���������������

������ ����������������������������&:���#8��3

������� ���� �������������������� ���������

������������������������������������-*��������&

:��#43#

���������������:���#@��/&���� �����

������������������������������� ����� ������

����� ���������&�������������������������������

-*��������#$���������������������������������

������� ��� �������������������� ����������

�����������������������������������������

��������������������#��������������������

������������������������������� ������������

������ �����������3<���������������� ����

��������������������������� ����� ����������

�������������������γ�

#������ �����������������

����������������� �������������������������

�:��#8��50"#

=���������������� �����������������������

���������������� �������������������������&������

��������������������������������������������

������������%����������������������������������

������#$������������������������ ������������(

Fig. 4. ln true stress versus ln true strain.

Fig. 5. Variation of instantaneous value of n with plasticstrain.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

� � �� �� �� �� ��

�� ��������� �

����

�����

���

����

��

��

��

��

��

���

������

���������

����������

Fig. 6. Variation of volume fractions of retained austeniteand mechanically formed martensite with cold reduction pct.

���

���

���

��

��

��

Page 5: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

217

• ������������������������������������&

�����������&������������ �������9���������������

�������������������������������������������

������������������������������� ����������

���������� ����������������������#

• ��������� ��������&�������������������

���������� � ��������������#�#�������&�����#$������

������ ���������������������&���������&��� �����

����������������������������������������������� #

• )�������������� �� ������������ ������

���������������������������������������������

��������������������������������#

������� ��� �� �� �� ���� ��� ��� ���������

��������������

�� ��� �������� ��������� ��-7*�� �5 &

55"& ���H���� ���������� �H*�� ��� ����& ���H*�

������������������������ ������� �����������

�������������#;���� ����-��Iα ����������.0�?��60��������#$������������������������ �

�������������� ���������������������������%��

������� ������'��∆5θB0#0.J�#,� ����������������

������*����� ����������� �������:� E���

�56"��2K7;�5!"����������������#L�����������

��� ���� �5."�� ������������������� γ �� �������+�����������α + α’��������������������������

���������������������������#$������������������

���������� ����������������&������ �����'����������

������ �����������������������������������������#

Fig. 7. Microstructures of ADI after two different reductions showing marked decrease of γ�

at 19 % reduction.

����

����

����

����

����

����

����

� � �� �� �� �� ��

Cold Def ormation%

UT

S

Elo

ngat

ion

UTS

Elongation

Fig. 8. Variation of elongation and ultimate tensile strengthwith cold reduction pct.

Fig. 9. Variation of vickers hardness and impact toughnesswith cold reduction pct.

7%Red.

X� =36% X� =28.7% 19%Red

���

���

��

���

���

��

��

��

� � �� �� �� �� ��

C old D eform at ion %

Ha

rdn

ess

��

��

��

��

��

��

Imp

act

To

ug

hn

ess

Hardness

im pact

Page 6: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

218

E���������������������$��������-���,����

����E�����?������������#���������������������

�������� ���������:=,7���������������

�� �����550����500��������������������γ���α + α’ ������&���������� �#$����������������5θ������������� ���������������������������������

����#:���:��# 0&�������������������������������

��������������������� �����������������

����������γ����������+�����������α + α’�������&���������� �����������������α + α’#

$�������������������:=,7����-*����

������������������������������� �������K������������

�������� �����'��M�����'��������&:���# �� 5

����������������������������'��������������

-*��������#����� ����������������� ���������������

���������������������������� ���������� � �����'��������������������������������������

�������#$������������������ ������������������������������ �� ��������� �� ���� ������ �� ���

���������#

TWO-STEP AUSTEMPERING OF ADI$����������� ���������������������� �

���������(

• $������������������������������������������• $������������������Hγ&-γ������(

H������ ����������������������N

-�������������-��������#

2������������������������������������

�����������#,������������ ������������������ ��

�����������������������������������������������

������������������������������������������ ��

����� ������������ �������� ���#O������������&

Fig. 10. Full width at half-maximum intensity of α- and γ-phases versus cold reduction pct.

Fig. 11. Variation of the internal strain arbitrary unit in (a)austenite (b) (ferrite + Martensite)-phases with CRreduction.

Fig. 12. Variation of the crystallite size in arbitrary unit inaustenite and (ferrite + martensite)-phases with CR reduction.

Inte

rnal

Str

ain

(a.

u)

Inte

rnal

Str

ain

(a.

u)

0% Ni 0.95% Ni 1.9% Ni

(�)

(� / � )�

Gra

in S

ize

(a.u

)G

rain

Siz

e (a

.u)

0% Ni 0.95% Ni 1.9% Ni

(�)

(� / � )�

Page 7: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

219

������ ������������ ������������ ���� � �� �������

������������������������������ ���������������

������ ���� ��� ����������# 7�������& ������

������������������������ �����������Hγ&-γ����

������������&������&����������������������������

��������������������#

���������� �&���������&��������'������������

�� �����������������������������������������

�� ���������� ��� ��������� ������#,����& �������

�����������������������������������������58"&

��������� ��������%������������ ����� ��������

���������5.0�530J-���������������'��������������

������������������ ���&������&���������� ��

�������������������� ���&�������� ���������������

�������������%�����������������������������

���������������������������������������������

����������������Hγ&-γ������������#�������������

����������������:��# 6#

$������������������������������������ ��

�������������������������������������������

�������� ���� �������������������������#����� ����

�� ��� ����������������������������������

��� ������������������������������������

�������������� ����������& ������� � ������������

Hγ-γG√�������������������� ��'����� ��������������������������� ����� ���#$����9������

�����������������������������������������

������������ ���������� �� ���������� �� �� �����

������������������������-��������������������� ���

��������������������������������������������53&5@"#

7������ �&������������������������������

���� ��������������������������� �����������

������� ����������� ���������������#$�������

����������������������������������������������

������� ������������� ��������������� �����������

�5/"#7�������&�������������������������� ����

���� ������ ��� �� �-7*��� �60" ���� ��� ��������

������������������������������������������������

�����&���������������������������������������

�������������������������������������������

� ���������60"���������:��# !#

Fig. 13. Scheme of the two step austempering process.

Fig. 14. The influence of applying different austemperingtreatment techniques (conventional and two-step) onfracture toughness of unalloyed and alloyed ductile iron(0.4% Mo and 1.5% Ni) at different austemperingtemperatures (270, 300, 330, 360oC) has been studied [30].

f g

c a

d e

a h

Tem

pera

ture

Time

a-b heating to austenitization tempera ture

b-c austenitizing

c-d quenching to the supercooled tempera ture

d-e few minutes holding at the first austempering temperature

e-f heating immediately to second austempering temperature

f-g ho lding at second austempering temperature (~2 hr)

g-h a ir cooling to room tempera ture

Page 8: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

220

ADI WITH MIXED (FERRITE-AUSFERRITIC)STRUCTURE

��������������� �����������������������

�� ������������������� ��������N��������������� �

������������������ ���������������������������

�������������#7����������� �����������������

���������� ����� ���� �� � ������� ��� �����

������� ��������������� ����������������� �

������������#

����������������� �&���������������������

%���������������������� ��� �������������&�����

������������������������������� ������������������

���������'��������#$���������������������

��� ���%���������������������#:����������� �

�����:����� ������������������������� �����%�����

���������������������� ������������#*�� �������

��:������������� ����60<�������������������

�������&��� ���� ���������������������� ����#

,���������������������%����������������������&

��������� ����� ��� ���������������������������

��������������������� �����������������������

����������� �������������#

*����� ��6 &65"&����������������������

������ ���� ���������������� ���������� ������

�������������������������������������������������������

������������������������#)����� �������� ���

��������������������������������������� ����� ���

������� ���������'������������α + γ +���������������

�� �������������������5.0�!00J-&�������&�� ��

���� �� ����������� ������� ��� �������������� ��

����������������#)������� ������������� �����������

�������������� ����������� ����������������

���������������������� ���� � ����� �65"#7����

����&����� ������������ ���������������������� �

�����:������ ����� ������������������������

� ����� �66"# )��� ��������� � �� ���� �� �������

����������������� ���������� �� ����� ����������

���� � ��������� �������������������������� �6!&6."#

*����� �&�������������������������������������

��� ������ ������;�&7���-������������������

����������������������� ����� ���������������

�� ���� 8<������������������ !.>������������

������ ������� <;���0#5.<7��68"#$��

�������������������1������� �������������������

���������������������������������������������

���������������������������������63"#

$�������������������������������������

�������������������������� ������:����������

��$�� � �6 "&������������'�����������������

�����������(

• *�� ���������:������������������ ���

�� ������������������������ ���������&��� ��������

��������������#

• *�� �������������������� �������������

�C����D��������� ���&��������������������

�������������������� ��������������������������

������������������#:����������� �������������

��� �&����������������������C����D�������������

����������� ����������)���������#$�� ���)�����

������������������������������� ���������&�����

������������������������� ���������������� �

������������������� ������������������������� ���

���������:��#$������������������ �����������

�������������������� ������������������������

������������������������������������� ����������

��������� ���������'�'����#7�������&��� ��)��

������� ������ ����������� ������ �� )� �� �������

����� ��� �� ����������� ������������ �� ������

��������#$�� ��)������������������������������

:����������������������������������6 "#

� � ��� ��� � ��������������

���� ������������ ���� ���� �� �� !���

��""#��������$�%&'(� ���� )*�� !&�� ����

+�"���� "�� '� �,%�� �,%�� �,%��

-�������� -.� &�!� )&�� &���

���� ��� � �/� � 000� 0� 00�

�12����$����2/(� 34�1&� �,�� �*�� � ��

��#���� "��$��"2(� 11453� )*� &�� )��

$�� � #E�������������������6 "#

Page 9: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

221

• $��������� ������� ��������������������

������������������������������� ����������:�����

�������������������������������������������

��������������%�������������� ��� ��������

%������������� ���#

CARBIDIC ADI (CADI)-��������� ����������������������������

�����%���� �����������������������������������

����������������������������������#?� ��������

������������������������ ��������� ���� �����

�������������%�������������'�������������������

���������������������������G�����������������������

��������#-��������������� �������������������

��%�������������#$�����������������������������

������� ���������������������������������������

���������������������#������������������ ����

�����& �� ���������� ������� ���������-����������

����������������������������������#

)����� ������������������������ ������

������������������������������6@�!0"#

����������������������������������������

����������������� ������������������������

� ������������-�&7�&$�&���#&������ ��������� �

�������������� ����������&�9����������������%�����

��������������������������������������������

���������� ���#*����� �&�����������������������

�� ������������������������������������������

��� ��������������������� ��������-���������G

�����������������������������������6@"#

���-����������������������������������(

����������������������������������� ���� ���

����������������������������������������������

���������(γΗC→α+ ε#

���7�������� � ���������������N ������

7�-

��������������������� �� ���������� ����

������������� �������#$������ ������ ��������

�������������� �������������������������������

����������������������� � ������#$��������

� �������������������������� �������������� �

����� ���� ���� ���� �� ����������� ���� � ����

�����������������������������������#$��������

���� �������������������� ���������������%����

�������������������#$���������%����������� ��� �

���������� ��������)������������������������

������������� ��������� ���������� C��� ���D

������� �� ���������������������������#

��:� ������� ��������������� ���������

�� ������������������������&��������� �����

��������� ��������������'���������� G�����

������������#)����%�����������������������������

��� ������������������ ���������&���������

���������� ������������������ ������� ������&

���������������������'������ ������������ �

����������������� ���� �� ��� ����������� �����

�������� �#�������� ��� ��������&����������

$�� �5#E������������������ ���-���#

Page 10: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

222

�������������������������� ����� ��������

������� ���������������6@"#

$�����������&�����������&��������������

���������� ���������� ��� ����������-������� �

���������$�� �5�6@"#

������������������ !���"�

������������������������������'�������

���������������� ������ /@.��E#2#7��� ���

�! "#�������������&��������������������� � �

��� ����9�������� ���������� ����������� ���

�����@.0J-���������� ��� �������������������

�� ���������# )����%���� %�������� �� � �� � ����

��� �����������������������������������#

2����������������&����� ������%���������

���� ������� ���� �����$P�������:��������

������������������-E-�:�� ���!5&!6"������

�����������%�� ��������������&������%���'������

������� ������� ������������� &�� �����

����������������������������������������������

������������������� ���������� ��������������

��� �����#:��# .�������������������������������

�����������!5"#

$���������%��������������������%����

��������&������(

• )��������������������������������������������������������� ����������������������

����������������� �������������������#

• �������� ���� �������� ����� ��������� ��

�������������������������&������������������

������� ���������������#

• -������ ����������������� ����������

�� ��������������������� ��� �����������������

������������ ������� ����������#

• $����������������������������� ������������������������� �������������������������

������� � ��������������������������������

����������� ��������� ������������������

����������������#

• $����������������)L������������������

������������ ����������������&����������������

��������� ������������ ����������� ���������&� ���

������������������������#

• $���������������� �������� � �����������

������� ������& ����� ���������� ������ �������

��������#

• $����������� �����������#

• 7��������������� ������ �#

$�� �6�!6"�������������� ��������� �����

�%���'���������������������� �����������Q;

������#:��� ���������� ������� ����� ��� �������

�������������'������� �������������#$�������

���������������������������������� �������

5.0I;����� ���������600&000��� ��#$���%���'�

���� �������� ���� ��� ��������.000I;�������

��� �������6� 0�� ������ ��#$������� �����������

�������������� �������� �������� � ����������

���������������� ������� ����������$�� �!�!6"&

��� ����������������������������� ��� �����

����������������#

#�������$���������� %#$&� "��'(

�)�����"�

��������������������������� �����&����

�������������� ����������������������� ���� �

�������������� ������������� ��������������

��� �������������������������������������������

�� ���������������#� ������ ������������)���

7�����������������������������������������

�������5#.�6#0<����#7�������&����� ��������� ��

��������������������������������������������������

�����������#7������������������� ����������7�����

��������&���� ����� ����� � ������������� �� ���

�������������� ���#��7��������������������6#0<&

���������������������������������������������

�����������������������#7���������������������

������������������������ ����� ����&�������������

Fig. 15. Process steps and temperature regime of the SQ processand the in-situ heat treatment [42].

Page 11: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

223

����������������������������������������������

�������������������#$������ ���������������������

��� ����� ����� ����� ���������� ��� �����������

������������������������������� ������������

��� �� �������#$������ ��� ��������� �� ����� ��

������ ���� ����������������N�����������������

������(

� �=������������%������������� ���������

��� ����������������'�����������������������600J-

��������������������������������� ������������

������#

�5� )������ �� � ���� ������������ ������� ���

�������������������������������������������������

��������������������������500J-���5���#

�6������� ������������������������������

�������������������#

$������ �����������������������������������&

������������@� 0�� #<����������������� �������

��������������������� ���������� �����������

����������������������������������. #.,*-

��5 #3>G��5&���������� �&��������� ���������

���������� �������������!!&!."(

��$������������ ���� ����������������

�������������������� �������������'�������������

���������������������������������#

���,���������������������������������������

����������������������������� ��������������G���

�����������������������������������#

����$�����������������������������@� 0�� #

<���������������������������������#

$���������������������������2G7���� �

����������������������� ������������������

������������������������������������������ #

P�������������� �������� ��&������������

������������������ ��� ������������� ��

�������������� �� �&���2G7���� ��������

��� ������������������� ���������������������

��� # ��������� �������& ���2G7���� � ���������

������������������������������������������

����������������#$����������������������������

��� ��������� � ������� ������� ���������� �� ���

��������������&��� ��������������� ��������

�����#

-������ �&����������������������������!8"��

������������������������������� �����&��������

� ���������A6#0<;�&������0#@<7�������

#0<-�#$������� ������������ ����������������

����� ������� ����������������������������

����� �� ����� ���9���� ��������������� ���� ���

�� ���5.0J-���� �����������#$����������

���������������������������������������������

������ ��� �������������������#

AUSTENITE FREE ADI*����� ��!3"&���������������������� �����

����� ���������� ����� ��� ��� �� ������ ��

��������������580J-���������������!@!J-���

5���&������������������������������� �������

����#$��������������������������������������������

�����������& ������ �������������� [email protected]�� ����

����������������������������!@!J-���� �����

����������������������� ����������������������

������������ #$����������� ���&�������&��� ���

����������������#:��������� ��������������

� ������� +� �����&� +�

���� �����������6����� �&)*� �&��� ����� �����

7 ������������6����� 8 *� *��� *)8� !���

+�"���� "�6�'� �)%,� &� ��%)� ��

-�������6�-.� )**� ),�4,,�� ) )� )��4) ��

$�� �6#)�������� ��������� �����%���'������������� �����������Q;�������!6"#

� 93�: ��:�� �;����$������(� � ��"���"/���������

���� �����������6����� ��� 8��� �����

7 ������������6����� )!�� !��� ����

+�"���� "�6�'� ��� ��� �&�

$�� �!#-���������������������������������������� ��!6"#

Page 12: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

224

���������� ������������� �����������������

��������� ������������������#

HIGH-NITROGEN ADI*����� ������������������ ������� �������

�� ������������������������������������ �'���

��������������������� �������� &���������������

����������������� �!@&!/"#7������ �& �������

��� �������� ��� ���� � � ������� ����� ��G��

�� ����������������� ����������� ������ ���

��������������� �������������������� �� ���� �

��������#

-������ � �������� ��� ����� ������ ��� ��

-7*����� �������������������������������

����#;������� ������ ����� ��� ������������

�� ����������������������������������������

��������� �������� �#

THIN-WALL ADI CASTINGS$����������� ������������������������

���&��������������� �����������������9�����

������������ ������������ ��� ��� ��������#� �

��������������� ���������������� ��������

������� ��� ������&�������������������������

�������������������� ����������������������&

������������� ���������������� ���������� ���

���������������������������������������� ���� ��

�����������������#$������������������������

���������������������&���� ���&���������&���������

��������������&���� ������������.0"#�����

��� ������G���������������������������� �������

����&��������������������� ��������� �&���

���&������������������������#=������������

����������&������ ������ ��� ��� �� ���������

��� ������&���� ������������������������������

� ������&������� �� � �� ������ ���� � ���������

��� ���������������������������������������

������#$���������� �������� �������� �����������

�������������������������������������� �����

����������� ���������������������������� �����

�5�6����. &.5"#E����������������� ���� �����

�������� ��� ���������� � �� � ��� ���� �������

��������#*������� ��� ������ ��������� ����� ����

������� ���� ��������������������� �������

������������&�����������������'�����������������

�� �������������������(������������������&������

�� �����������&������ ������������������ ���

������� �&������������������� ������������ ��

��������������������������'�������������&

����������������������������������������.6&.!"#

=��� ������������ ���������������� ��

/35&����������������������������������������

��� ���������� ���������������������� &�������&

������ �����������������������������������

������� ���� 00 �� �� �� ��� ����������� ��

�������� ���� ��������������������� �������

������# )��� ������ �� �� ��������� ��� ��%����

������������ ������������������������������������

����������������� ���� ������������������

�� ������������������������������������������

�������������������������� �����������������

������ ��������#$������������������� ������

����������������&�������&�������������������

������������� ��������� �..&.8"#)�������� ����

��������� ���������.3"&�������� ������������

������������ ����������������������������

��� � ������ ������� ��������� ������ ������

���&����� �������� ��� ������ ��� ����� �����

���� �������� ��������������������#=���������

��� ������������� ���������������������&�����

���������� �������������� ���� ��������������

� ��� ����������������#-����%���� �& ������� ���

��������������������������������� �����������

��� �����������������������������������#���

�����������.@"&������� �����*R�������������

���������� ����������6� 0������� �����������

�5#!�5#3<�����������������������������������#

�� ��� ���� ����� ���� ������� ��� ��������

������������680J-������������ ���� �������

�������� ���������������������� 007E���������

���� 0< � ��������# $��� �� �� ��������� ����

����������������� ���� ���������������� ����

�� �������������������������� & ������������

���������������������������������#,������&����

��� ����� ������� ������ ������� ��� ��������

������������������� ��������#

*����� ��./"&5������ ����������������

��������������������� ��������600��� ��G��5

������������-7*��#����������������������

����� ��������� ��������������������������

������������������������������&����� ������ ���

����������������#�����������������������������

������������6.0J-��!00J-���� �������������

�� ����������� ����/.0�� 0007E����@��5��

Page 13: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

225

�� ���������&���������� �����33.��@3.7E����

��������� ����������&���������������������������

!0��@0������� 00�� 5.>���� �������������

5��@��&���������� �&�������� �������������

���������������������������������������������

������������#

CONCLUSIONS

• Q���������������������������������������� ������� �����������������������������

����������������(

�����������������&���� ��������������

����������������������G��������������������

����������������� ���

• ������������� ��� ������������ �������

����������������������#=��������������������

���������������������&����� ��������� �����

�������� ����������� ���&��������������������

%������������������������ ����#7�������&����

����� ����������������%������������������������

��������&����������������������������� ���#

$����������������������� �����������������

��������������#-������ �&���� ����������������%���

��������������������������������������������

������ ��� �� ����������& �� ��� ���& ��������

������������&�%�������������������#

• $������������������������������������

������������ �������� �������������� ���������

����������������� #$������ �� ����������������%���

��%���� ��� ������� ���� ������� ���� ������ � ���

�������������&������� �� ���������� ������

������� ������������������������������������

������#$������� �������������'����������

�� ��������������������������+��������������������

�����#

• -���������� ��������G�������������������

������������� ��� ������������ ����������& �������

������������ ����������&������������������ ��

�������������#

REFERENCES

#*#�#,�����&$��E��������&E����������������

��������� �������������������������� �����&

�����Q�����Q����������:����-���#& >������&

��������&56�5.;��#&500.#

5# >#*#I�����&I#M#,�������&���� ������� �� ���

$����� ��� �� Q���������� ��� ������� ��

��������������� ����������&E��������������

@�����#)����������)��������E�����������-���

����&2��9���&-����&O��# 8� /&5008&!3!�!3/#

6#I#M#,�������&>#*#I�����&��������������� �

��������)������������������5006&5006I����

7� �)��������������� �-�������&5006#

!#>#*#I�����&I#M#,�������&����$�������K���

@00�����;�����������S&�:)$����#&�**+&

�����06�0@/& 500.&@. �@3.#

.#)#7#���� ���&-#7#2����&*#�#>������&2#;#O ���&

�#>#7����&I#2#*�����&��������������������

����� � ����& ������������ )���������-�����������

����:�����1�O����������������P������-����

����&-�����&��G ���G@&56�5!;��#&5000#

8#�#>#7����&I#2#*�����&$#;#*����&C$��Q�����

��$�������������� E�����������2������:���

��������)����� ��������������� ������D&:����

������������ -��������������&�)7& /@.& 6�

6 #

3#>#�#�� �1O&-#7#2����&2#M�������&�#>#7����&

I#2#*�����&$�������������� E�����������

��������������� �����($�������������� E���

���������7�������� E�����������,����������

���)��� ���-��������&$��7����� �&7��� ���

7������ �)������&)���# !� @& //3&3/� 00#

@#>#�������&�#?������� ��&7������������� ���� �

��������������������I�������������� �����

�����$�������������� E���������&7��� �����

�� ��7������ �$����#�&+*(�&5000&5.3.�5.@.#

/#2#;#O ���&-�#2�����&>#E��� ���&�#>#7������

I#2#*�����&������������������������ �����

������&������������ -��������������N��)��

�:)&M������ �&IT&P)�&5/�80&5005&5.�53#

0#,#;���Q ���&�#;��� &7#�������&����������

����������������� ������ �������;���� &

������������ ># ��-���7��� �*�������& � *,& 6&

5008& 63� .0#

#�#�#;��� &,#;���Q ���& ��7#7# �������&

C$�������������� $�������� ������������

����� �����D&E��������������@��)����������

)��������E�����������-�������)E-��@&2��9���&

-����&O��#& 8� /&5008&6/3�!05#

5# 2#;#O ���&�#>#7����&I#2#*������&K#*#

Page 14: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

226

)��� �& E������� ��� E������� ��� �������� ��

������������������������� �����&�:)$����#&

**-& 05� @& 5005& /8.�/@0#

6#H#M��&-#>#M�������&:�����Q �����)��� �������

��������������������������� �����-���������&

$����#������)7Q&*.&500 &!50�!5.#

!#>#M#K����&*#M#7�������&)�����������7���

������������� ���&>����� ��7������ �E�������

���$����� ���&*/+(*//&5006&6!3�6. #

.#$#���� &:����������7��������� ������������

)���� ���)��� �&>�)�&*00& /.!& 8.#

8#�#-#M�������&>#�#2�����&E �����2���������

7������� �����������)���� ���)��� �&>�)�&�.-0&

/8/& 86#

3#7#>��������&����������2������������ �����&�:)

$����#&12& /33& 3� 55#

@#I#�������&,#;���Q ���&�#;��� &7#�������&

=���*�����������-� *� ����&)��� K����&

*&5&5006&53@�5@6#

/#>#����'��� &�#K�������'&>#7#*������'������&

>#>#P��� �&��� �������,���$�����������7�����

�����������$������������������������� �

����&7������ �)��������$����� ���&1& //5&

586�536#

50#,#;���Q ���&�#;��� &�#*�����&7#�������&

)��������-����������������7�������� E���������

��-� *� ���������������� ������ ���

����;���� &-������7��� ������ L������ �&/+&

5&500!& 506�5 @#

5 #�#;��� &,#;���Q ����&7#�������&-� *� ���

����������������� �����&>����� ��7������ �)���

������$����� ���&**&5&5006&@8�/8#

55#>#����'��� &�#K�������'&>#7#*������'������&

>#>#P��� �&��� ������������������7����� �

�����*��������������������7�������� E����

������������������������� �����&7��� #$����#

�&.1�& //3& !6� .8#

56# >#*������'�-����9� & :� E��� //& M��# M���

2�� �����-Q��-;*)�& ///#

5!#$#$���&*#I ������&>#2�������&$��;��)������

*�����E�������������� ���������L��������

����E������� ����&E���#H?��-���#����� #-����#

���#,#7�������&�#)���'&=�� �&E� ��&���

����& //3&@3�/5#

5.#*#>#,� &-#>#,����&L�����������E������� ����

����;������E�������������������P�������

*�����7����&>#��� #-���� &.-& /@3& !83�

!3!#

58#>#T���&)#I#E�������&�������������)�������

��$������������������������� �-�������

���;��� $���)���������������E������&7����

��� ���������&.2&500!&5 /�560#

53#>#T���&)#I#E�������&��� ��������;��� $���

)���������������E�����������)������,�����

���2������� ����������������� �-��� ����

�����&7������ � )������ ��Q����������&�+1.&

500!& 58.�53/#

5@#>#T���&)#I#E�������&Q�������7�������������

����������=���2�����������������������

�� �-��� ���� �����E������� �� �;��� $���

)���������������E������&7������ �)��������

Q����������&�/-3&500.&5 3�55@#

5/#>#T���&)#I#E�������&;���$������ :������

-����K�����2������������������������ �-���

���� ����� E������� �� � ;��� $���)���

������������E������&7������ �)��������Q����

�������&�+,+&500.&5.!�58@#

60#I#7#�������&�#�#;��� &7#7#�������&Q�������

� ��������������$���)�����������������

���7������������� ��7�������� E��������� ��

����� �����&$��/�����#-���#��7�������� ���

������E���������7�E�/�&-����&Q����&>��#@�

0& 500@#

6 # ># ����'��� &K# )������� ��& -#�#K����&�#

*�������&���� ���������;��7����:��������

����������������� � ���� ������������� )������

����E����&���#>#��-���7��� �*�������&*3& �6&

5006& @.� / #

65#$#I��������&)#T����&Q�������,� ���$�����

����α+γ�$����������*������$����������)���

��� ���������������� �����&7��� ������ ��

7������ �&$����#&.0�& //8& /8 � /3 #

66#�#*�������&>#�����'��� &���� ��������7���

�:�������������������� )��������� ��� )�������

K������������&7��� ������ )��������$����� �

���&*1%�&&5000&5!�5/#

6!#�#7#*�����&7#7��������$������&Q�������$���

������-�������������7�������� E�����������

����� �-��� ����������� 7����� )���������

��7)�&7������ �M������&/2&5000&506�503#

6.#I#I�������&7#-����&7#Q�����&$��$���� �

:�������2��������������������� ������ ���

Page 15: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

A.A. Nofal, L. Jekova

227

L������+$������:������������ ���������

��� 7�����)��������D&7������ ���������&>� �

�500.�#

68#7#>#EU��'&7#7#-�������&7#:#M���'&)#*������'&

?#?�'%��'&��������������� ������������ ��

7�����&E��������������@�����#)����������

)��������E�����������-��������)E-�@�&2��9���&

-����&O��# 8� /&5008& 6/� !!#

63#T#)����&7#Q�����&?#I� �� �&=���2���������

��������������� ������������ 7�����)�����

�����&7������ � )������ ��Q����������&�///&

5003& 6 �6@#

6@#I#,�������&I#2���������&-����������������

����� ������-��������;��=���7������ &$����#

�:)&***&�����;�#06�0@@&5006&@!.�@.0#

6/#>#*#I�����&I#M#,�������&-����������������

����� ������-����&��)7������&;��# !&5000#

!0#7#-��������& �#*������&-# �������& )# )���&

7��� �����������-�������� �7��-��;�)���

����O��������7��:�)���7�����������K����

�7 8� ���7��������$����������,�����=���

*���������&������������ )���������-�����������

C����:�����1�O������������������P������

-�������D&���G5.����G65&56�5!;��#&5000#

! #)#M����&>#�#)�����&*#-#��������&���� ���

������=���*��������-��������������������

�� ������-����&=���&58.&500@#

!5#E#2#7��� ����&E��������E�������:������

:�����2�����������������������������&E�����

;�#@.0!8&E������ & /@.#

!6#*#=#I�����&E#*#)���&)%���'�-���������� ���

����������� ���������������������E���������&

������������ )��������� -��������� �� C����

:�����1�O������������������P�����-������D&

��#��G6/���G!!&I������E� ��&56�5!;��#&5000#

!!#7#>��������&;������E��������$����� ���D&

=�� -��������������&��)���:)&M�����

�� �&IT&P)�&5/�60)���#&5005#

!.#*#V���&T#>����&�#M�&*#:#V���&V#M�&���� �

��������-���������'��������=���*��������

2������G7�������������� �������-������������

� �������-����� �-�� ���,���$��������&

=���& 5.0& 500 & .5/�.6!#

!8#)#7#M��&)#)#E���&2#7#7���&,���)���7��

-������������������������ �-����������=���

��� ��������&E��������������8.��=�� :�����

-�������&K�����9�&I����&5005&5. �5.@#

!3#V#;���&)#*��&>#)����T#:���&)��������

-�������������2����������� �-�������&E������

������)��������E�����������-�������&)E-��@&

2��9���&-����&5008& 6!� 6@#

!@#M#>�����&?#7#2 ����&2����-����������������;��

,���;�������)���� �������������;���� :���M��

7��������)��� &>����� ��7������ �)��������

$����� ���&�*/&!&5008#

!/#M#>�����&?#7#2 ����&7#?#I������&2����7��

������� ���������������-����������������,���

;������� )���� �������������;���� �:��� )��� &

>����� ��7������ �)��������$����� ���&*3&!&

500@& 5!5�606#

.0#)#I#E�������&)�#I�����&*#$������&K#M����&

���� �����������������:�����������������

����� �-��������&7������ �)��������Q��������

���&�/+2(/+3&5008& 5� 55#

. #�#7#)���������&*#*�����&M��������������-����

�����-��$���*�� ���� ������-�������S&E���

������������8.��=�� :�����-��������=:-�&

K�������&I����&5005#

.5# Q# :���&7# K����& )�������� �� $���=�

��������������� ������$=����&E���������

�����@�������������� )����������)��������

E�����������-��������)E-�@�&2��9���&-����&O��#

8� /& 5008& .3� 85#

.6#-#M�����%��&7#K����&CE����������-�����

:���$���=� ����� �����-�������1&�:)$����#&

*-/&5000&6 �6@#

.!#�#7#)���������&M#E#���&*#Q#*�����&-#-#-�����&

$#)#E������&$���� �E�����������$���=� ����

�� �����&�:)$����#&*10&5005& !/#

..#7#7#7����&�#�#;��� &,#,#����&,#�#

Q �������&������������������E����������������

��� ���E�������� ��E��������� ��$���=�

����� � ����-�������& �������:�����)�����

������*�2-�)$�&)����Q �)�����&Q����&3� 0

;��#& 500@#

.8#*#�#7������'&*#Q#2������>#�#)�����&��� ����

�����������,���)�������$���=� �������

����E����&=�� -��������������&M������ �&

��# !6� !@&O��##500!#

.3#-#M�����%��&7#K����&�#>���&O�����'������

7�������� E�����������$���=� ����� � ����

-�������&�:)$����#&*-,&)�#M����&500.#

Page 16: NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS …dl.uctm.edu/journal/node/j2009-3/1_Revew_Jekova_213-228.pdf · NOVEL PROCESSING TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF AUSTEMPERED DUCTILE

Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009

228

.@#7#K���U&-#M�����%��&7#E������&7# )����&

Q�������)� ����-��������=� $�������������

E�������������������������� ������&�:)$����#&

**-&5008#

./#7#7#7����&I#7#�������&7#7#�������&�#�#

;��� &O�����'��� ��� E��������� �� $���=�

��������������� �����&8@��=�� :�����-���

������=:-�&-������&����&3� 0:��#&500@& 8 � 88#


Recommended