novel processing techniques and applications...
TRANSCRIPT
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−��������������� ������
$�������� ������������ ���������������
�����������������������������������&�������
��'������������ �������������� ��� �������������
��������������������������#$�������� �����������
������������������ &���������&� ������ ������� ���
���� ������������������������� ����������#$������
����������������������������������������������
������ ���������� &������ ����������� ��������
��������� ���."#
)��������������������������������������
���������� ������������� ����������&���� �
������ ����� �� �������� ������&������������
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009
214
������������������������������������������
������������������ �������������� �'����������
�������� //01��������#2������������������
���& ������������������������� ����� �����
��������������������������� � /301����������
������� ������������ ��� �� .0&0004���� ��
500.#$��������������������������������������
��� ��� ����������������������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.
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.
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.
���
���
���
��
��
�
�
��
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’��������������������������
���������������������������#$������������������
���������� ����������������&������ �����'����������
������ �����������������������������������������#
Fig. 7. Microstructures of ADI after two different reductions showing marked decrease of γ�
at 19 % reduction.
�
����
����
����
����
����
����
����
� � �� �� �� �� ��
Cold Def ormation%
UT
S
�
�
�
�
Elo
ngat
ion
UTS
Elongation
Fig. 8. Variation of elongation and ultimate tensile strengthwith cold reduction pct.
Fig. 9. Variation of vickers hardness and impact toughnesswith cold reduction pct.
7%Red.
X� =36% X� =28.7% 19%Red
���
���
��
���
���
��
��
�
��
� � �� �� �� �� ��
C old D eform at ion %
Ha
rdn
ess
��
��
��
��
�
��
��
�
�
Imp
act
To
ug
hn
ess
Hardness
im pact
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009
218
E���������������������$��������-���,����
����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
(�)
(� / � )�
A.A. Nofal, L. Jekova
219
������ ������������ ������������ ���� � �� �������
������������������������������ ���������������
������ ���� ��� ����������# 7�������& ������
������������������������ �����������Hγ&-γ����
������������&������&����������������������������
��������������������#
���������� �&���������&��������'������������
�� �����������������������������������������
�� ���������� ��� ��������� ������#,����& �������
�����������������������������������������58"&
��������� ��������%������������ ����� ��������
���������5.0�530J-���������������'��������������
������������������ ���&������&���������� ��
�������������������� ���&�������� ���������������
�������������%�����������������������������
���������������������������������������������
����������������Hγ&-γ������������#�������������
����������������:��# 6#
$������������������������������������ ��
�������������������������������������������
�������� ���� �������������������������#����� ����
�� ��� ����������������������������������
��� ������������������������������������
�������������� ����������& ������� � ������������
Hγ-γG√�������������������� ��'����� ��������������������������� ����� ���#$����9������
�����������������������������������������
������������ ���������� �� ���������� �� �� �����
������������������������-��������������������� ���
��������������������������������������������53&5@"#
7������ �&������������������������������
���� ��������������������������� �����������
������� ����������� ���������������#$�������
����������������������������������������������
������� ������������� ��������������� �����������
�5/"#7�������&�������������������������� ����
���� ������ ��� �� �-7*��� �60" ���� ��� ��������
������������������������������������������������
�����&���������������������������������������
�������������������������������������������
� ���������60"���������:��# !#
Fig. 13. Scheme of the two step austempering process.
�
�
Fig. 14. The influence of applying different austemperingtreatment techniques (conventional and two-step) onfracture toughness of unalloyed and alloyed ductile iron(0.4% Mo and 1.5% Ni) at different austemperingtemperatures (270, 300, 330, 360oC) has been studied [30].
f g
c a
d e
a h
Tem
pera
ture
Time
a-b heating to austenitization tempera ture
b-c austenitizing
c-d quenching to the supercooled tempera ture
d-e few minutes holding at the first austempering temperature
e-f heating immediately to second austempering temperature
f-g ho lding at second austempering temperature (~2 hr)
g-h a ir cooling to room tempera ture
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009
220
ADI WITH MIXED (FERRITE-AUSFERRITIC)STRUCTURE
��������������� �����������������������
�� ������������������� ��������N��������������� �
������������������ ���������������������������
�������������#7����������� �����������������
���������� ����� ���� �� � ������� ��� �����
������� ��������������� ����������������� �
������������#
����������������� �&���������������������
%���������������������� ��� �������������&�����
������������������������������� ������������������
���������'��������#$���������������������
��� ���%���������������������#:����������� �
�����:����� ������������������������� �����%�����
���������������������� ������������#*�� �������
��:������������� ����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 "#
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������������������ ���-���#
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��� ��#$���%���'�
���� �������� ���� ��� ��������.000I;�������
��� �������6� 0�� ������ ��#$������� �����������
�������������� �������� �������� � ����������
���������������� ������� ����������$�� �!�!6"&
��� ����������������������������� ��� �����
����������������#
#�������$���������� %#$&� "��'(
�)�����"�
��������������������������� �����&����
�������������� ����������������������� ���� �
�������������� ������������� ��������������
��� �������������������������������������������
�� ���������������#� ������ ������������)���
7�����������������������������������������
�������5#.�6#0<����#7�������&����� ��������� ��
��������������������������������������������������
�����������#7������������������� ����������7�����
��������&���� ����� ����� � ������������� �� ���
�������������� ���#��7��������������������6#0<&
���������������������������������������������
�����������������������#7���������������������
������������������������ ����� ����&�������������
Fig. 15. Process steps and temperature regime of the SQ processand the in-situ heat treatment [42].
A.A. Nofal, L. Jekova
223
����������������������������������������������
�������������������#$������ ���������������������
��� ����� ����� ����� ���������� ��� �����������
������������������������������� ������������
��� �� �������#$������ ��� ��������� �� ����� ��
������ ���� ����������������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�'� ��� ��� �&�
�
$�� �!#-���������������������������������������� ��!6"#
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009
224
���������� ������������� �����������������
��������� ������������������#
HIGH-NITROGEN ADI*����� ������������������ ������� �������
�� ������������������������������������ �'���
��������������������� �������� &���������������
����������������� �!@&!/"#7������ �& �������
��� �������� ��� ���� � � ������� ����� ��G��
�� ����������������� ����������� ������ ���
��������������� �������������������� �� ���� �
��������#
-������ � �������� ��� ����� ������ ��� ��
-7*����� �������������������������������
����#;������� ������ ����� ��� ������������
�� ����������������������������������������
��������� �������� �#
THIN-WALL ADI CASTINGS$����������� ������������������������
���&��������������� �����������������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��
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������ �$����#�&+*(�&5000&5.3.�5.@.#
/#2#;#O ���&-�#2�����&>#E��� ���&�#>#7������
I#2#*�����&������������������������ �����
������&������������ -��������������N��)��
�:)&M������ �&IT&P)�&5/�80&5005&5.�53#
0#,#;���Q ���&�#;��� &7#�������&����������
����������������� ������ �������;���� &
������������ ># ��-���7��� �*�������& � *,& 6&
5008& 63� .0#
#�#�#;��� &,#;���Q ���& ��7#7# �������&
C$�������������� $�������� ������������
����� �����D&E��������������@��)����������
)��������E�����������-�������)E-��@&2��9���&
-����&O��#& 8� /&5008&6/3�!05#
5# 2#;#O ���&�#>#7����&I#2#*������&K#*#
Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 44, 3, 2009
226
)��� �& E������� ��� E������� ��� �������� ��
������������������������� �����&�:)$����#&
**-& 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�������$���
������-�������������7�������� E�����������
����� �-��� ����������� 7����� )���������
��7)�&7������ �M������&/2&5000&506�503#
6.#I#I�������&7#-����&7#Q�����&$��$���� �
:�������2��������������������� ������ ���
A.A. Nofal, L. Jekova
227
L������+$������:������������ ���������
��� 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.#
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#