Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Eksperymentalna weryfikacja metody wykonywania otworów strzałowych technologią wybuchową z zastosowaniem głowic kumulacyjnych w warunkach podziemnych

Magier M., Zielenkiewicz M., Hildebrandt R., Pytlik M., Sobala J., Szastok M., Burian W., Kulasa J., Juszczyk B., Janiszewski J., Lachmajer J.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2018

|

R. 47, z. 148

31--41

PL

Głównym sposobem urabiania skał w górnictwie podziemnym i odkrywkowym jest wykorzystanie materiałów wybuchowych. Optymalnym sposobem urobienia skały jest w tym przypadku wprowadzenie ładunku do otworu strzałowego. Proces wiercenia otworów w porównaniu do załadunku i detonacji materiału wybuchowego jest najbardziej czasochłonną operacją. Dodatkowo względy techniczne mogą utrudniać lub uniemożliwiać wykonanie otworów strzałowych. Wyeliminowanie procesu wiercenia poprzez zastosowanie ładunków kumulacyjnych może znacząco wpływać na zwiększenie postępów drążenia. Niniejsza praca ma na celu określenie możliwości wykonywania otworów strzałowych wykorzystując głowice kumulacyjne amunicji przeciwpancernej. Wyniki przeprowadzonych badań będą służyły do opracowania, wykonania i wprowadzenia do górnictwa nowego typu ładunków kumulacyjnych, które w przyszłości umożliwią zwiększenie efektywności górnictwa przy utrzymaniu lub obniżeniu kosztów.

EN

Use of explosives constitutes a primary method of rock extraction in underground and surface mining. The optimal method of rock extraction in this case is the insertion of a blasting charge into a blasthole. Process of blasthole drilling is the most time-consuming operation comparing to loading and detonation of explosives. Additionally, technical factors may render the drilling of blastholes difficult or impossible. Elimination of the drilling process through application of shaped charges could significantly increase the advancement of face mining. The purpose of this article is to determine possibilities for preparing blastholes through the application of shaped charge warheads of anti-tank ammunition. Results of conducted tests will be used to develop, produce and implement a new type of shaped charges for mining purposes, which in the future will increase the mining efficiency at keeping the costs down or by lowering them.

2

Wybrane właściwości mechaniczne i technologiczne wysokowytrzymałych nanostrukturalnych stali bainitycznych

Marcisz J., Walnik B., Gazdowicz J., Burian W.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2018

|

T. 70, nr 1

12--19

PL

W artykule omówiono zagadnienie optymalizacji parametrów technologicznych wytwarzania stali nanostrukturalnej umożliwiających skrócenie czasu wygrzewania izotermicznego oraz uzyskanie wysokiej wytrzymałości i plastyczności. W wyniku dwuetapowej obróbki izotermicznej uzyskano korzystną kombinację wytrzymałości i ciągliwości. Przeprowadzono badania spawalności oraz odporności na ścieranie stali nanostrukturalnych. Materiał spawany w stanie zmiękczonym, a następnie poddany finalnej obróbce cieplnej, charakteryzował się wysoką jakością złącza (brak pęknięć i mikropęknięć) oraz równomierną twardością ok. 600 HV. Stale nanostrukturalne cechuje wyższa odporność na ścieranie od komercyjnej stali trudnościeralnej klasy 600.

EN

Problem of optimization of production technology parameters of nanostructured bainite steel to shortening of time of isothermal heat treatment and improve strength and toughness were discussed. As a result of two stage of isothermal heat treatment advantageous combination of strength and toughness were achieved. Examination of weldability and wear resistant of the steel were carried out. The material welded in the soft annealing state and next putted to the final heat treatment was characterize by high quality of the joint (without cracks and microcracks) and uniform hardness about 600 HV. Nanostructured bainite steels were characterize of higher wear resistant in comparison with commercial wear resistant steel grade class 600.

3

Interaction of the Kinetic Energy Penetrators and Steel and Composite Armours

Burian W., Magier M., Żochowski P.

Machine Dynamics Research

|

2018

|

Vol. 42, No. 2

81--91

EN

The article presents numerical simulations of APFSDS projectile impact on thick, semi-inﬁnite, oblique steel armours. The aim of the study was to analyse the defeat mechanisms provided by different types of armours against segmented kinetic projectiles. Additionally, the penetration capability of the projectile made of heavy tungsten alloy was evaluated by numerical simulations. The outcomes of the simulations were compared to the experimental observations in order to validate the numerical model. Then, the veriﬁed model was used in the analysis of the protection capability of different types of armours containing layers made of RHA steel, alumina ceramics and rubber. In this way, the most effective variant of the tank armour was chosen.

4

A Probabilistic Model of Optimising Perforated High-Strength Steel Sheet Assemblies for Impact-Resistant Armour Systems

Burian W., Marcisz J., Starczewski L., Wnuk M.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2017

|

Vol. 8, Nr 1 (27)

71--88

EN

This paper presents a concept for optimising an assembly of perforated metal sheets with a probabilistic theory, and the results of testing perforated bainite steel sheets with a nanocrystalline structure. The work presented herein was completed with an assumption of applying the perforated sheets in the design of anti-armour-piercing and anti-HEAT armour systems. The theoretical analysis and experimental research were performed for a 7.62 x 54R B-32 (API) projectile and a PG-7 rocket-propelled grenade.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję optymalizacji układu perforacji blach na podstawie teorii probabilistycznej oraz wyniki badań blach perforowanych wykonanych ze stali bainitycznej o strukturze nanokrystalicznej. Prace zrealizowano w kierunku zastosowania płyt perforowanych w konstrukcjach osłon przeciwko pociskom przeciwpancernym oraz głowicom kumulacyjnym. Analizy teoretyczne i badania eksperymentalne przeprowadzono dla naboju 7,62 x 54R z pociskiem B-32 oraz granatu PG-7.

5

Microstructural Changes of the Nanostructured Bainitic Steel Induced by Quasi-Static and Dynamic Deformation

Marcisz J., Burian W., Rozmus R., Janiszewski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2317--2329

EN

Changes in the microstructure of nanostructured bainitic steel induced by quasi-static and dynamic deformation have been shown in the article. The method of deformation and strain rate have important impact on the microstructure changes especially due to strain localization. Microstructure of nanostructured steel Fe-0.6%C-1.9Mn-1.8Si-1.3Cr-0.7Mo consists of nanometer size carbide-free bainite laths and 20-30% volume fraction of retained austenite. Quasi-static and dynamic (strain rate up to 2×102 s-1) compression tests were realized using Gleeble simulator. Dynamic deformation at the strain rate up to 9×103 s-1 was realized by the Split Hopkinson Pressure Bar method (SHPB). Moreover high energy firing tests of plates made of the nanostructured bainitic steel were carried out to produce dynamically deformed material for investigation. Adiabatic shear bands were found as a result of localization of deformation in dynamic compression tests and in firing tests. Microstructure of the bands was examined and hardness changes in the vicinity of the bands were determined. The TEM examination of the ASBs showed the change from the internal shear band structure to the matrix structure to be gradual. This study clearly resolved that the interior (core) of the band has an extremely fine grained structure with grain diameter ranging from 100 nm to 200 nm. Martensitic twins were found within the grains. No austenite and carbide reflections were detected in the diffraction patterns taken from the core of the band. Hardness of the core of the ASBs for examined variants of isothermal heat treatment was higher about 300 HV referring to steel matrix hardness.

6

Badania możliwości otworowania z wykorzystaniem ładunków kumulacyjnych

Burian W., Magier M., Rotkegel M., Sobala J., Szymała J., Żak A.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 7

20--25

PL

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki badań penetracji betonu przez ładunki kumulacyjne stosowane w przemyśle zbrojeniowym. Badania te stanowią pierwszy etap prac badawczych prowadzonych w kierunku rozpoznania możliwości stosowania ładunków kumulacyjnych do otworowania skał. Badania prowadzono na poligonie Wojskowego Instytutu Technicznego Uzbrojenia z wykorzystaniem amunicji czołgowej. Prezentowane w artykule badania i wyniki pozwalają wnioskować o możliwości stosowania ładunków kumulacyjnych do otworowania skał w przemyśle wydobywczym.

EN

This paper presents the course and results of concrete penetration tests conducted with shaped charges used in the arms industry. These tests are the first stage of research focused on the possible use of shaped charges for rock punching. The study was conducted at the training ground of the Military Institute of Armament Technology with the use of tank ammunition. The tests and results presented in the paper allow to conclude that there is a possibility to use shaped charges for rock punching in the mining industry.

7

Osłony antyudarowe na bazie perforowanych blach ze stali bainitycznej o strukturze nanokrystalicznej

Burian W., Marcisz J., Starczewski L.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2015

|

R. 44, z. 136

105--123

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki prac zmierzających do opracowania konstrukcji przestrzennej lub warstwowej na bazie perforowanych blach ze stali bainitycznej o strukturze nanokrystalicznej, która będzie się charakteryzowała podwyższoną skutecznością ochronną i niższą masą własną układu w stosunku do obecnie stosowanych rozwiązań kompozytowych. Blachy perforowane o grubości 8 mm w wariancie wysokowytrzymałym (obróbka cieplna: 210°C/120 godzin Rm min. 2000 MPa) powinny spełnić wymagania drugiego poziomu STANAG 4569. Obserwacje miejsc ostrzału potwierdziły wysoką skuteczność ochronną oraz wystąpienie efektu krawędziowego. Przeprowadzono analizę wpływu zmiennych parametrów perforacji (R, T) na prawdopodobieństwo wystąpienia fragmentacji i/lub zmiany toru lotu pocisku.

EN

Preliminary results of works aimed to develop a spatial or layered design based on perforated bainitic steel plates of nanocrystalline structure, that is characterized by increased efficiency of protection and lower weight than currently used solutions, are presented in the paper. The perforated plates of 8 mm thickness and high strength class (iso-thermal heat treatment at 210°C for 120 hours, UTS min. 2000 MPa) have met the second level of Stanag 4569 requirements. The observation of hitting spots has confirmed the high efficiency of protection and the presence of the edge effect. The analysis of dependence between the changing parameters of perforation (R,T), and the probability of fragmentation, and/or declining the path of projectile is included.

8

Stalowo-kompozytowe panele do ochrony przed przebiciem pociskami kumulacyjnymi z zastosowaniem blach z nanokrystalicznej stali bainityczno-austenitycznej

Marcisz J., Burian W., Stępień J., Starczewski L., Wnuk M.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2015

|

Vol. 6, Nr 1 (19)

71-90

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na przebicie za pomocą granatnika RPG-7 stalowo-kompozytowych paneli eksperymentalnych zawierających blachy z nanostrukturalnej stali bainityczno-austenitycznej (NANOS-BA®). Panele eksperymentalne zostały zmodyfikowane w zakresie blach stalowych co do grubości i gatunku stali oraz rodzaju materiałów kompozytowych. W testach ostrzałem tych paneli za pomocą pocisków PG-7W i PG-7WM stwierdzono wysoką skuteczność ochronną i uzyskano redukcję gęstości powierzchniowej o ok. 20% w odniesieniu do obecnie stosowanych paneli. Dla blach ze stali nanostrukturalnej zastosowanych w panelach, na podstawie wyników badań ostrzałem pociskami przeciwpancernymi wytypowano wariant materiału charakteryzujący się optymalną udarnością przy zachowaniu wysokiej odporności na przebicie. W finalnej konstrukcji paneli zaproponowano zastosowanie blach o zróżnicowanych właściwościach w poszczególnych warstwach. W konstrukcji panelu użyte warstwowe i monolityczne materiały laminatowe o gęstości w zakresie 1,0÷2,1 g/cm³.

EN

Test results of perforation resistance of experimental steel-composite panels containing nanostructured bainite-austenite (NANOS-BA®) steel plates against RPG grenade are presented. Experimental panels were modified in the range of thickness of plates and grade of steel and in a type of composite materials. In firing tests with PG-7W and PG-7WM grenades, the high protection efficiency at about 20% reduction in areal density in comparison with panels used at present were achieved. On the basis of firing test results of steel plates used in experimental panels, proper level of toughness and strength at high resistance to piercing was selected. For the final design of experimental panels, different properties of steel plates for particular layers of the panel were proposed. Laminated materials of density in the range of 1.0÷2.1 g/cm³ were used for experimental steel composite panels.

9

Technologie wytwarzania supertwardych materiałów nanostrukturalnych ze stopów żelaza oraz ich zastosowanie w pancerzach

Garbarz B., Burian W., Marcisz J., Żak A., Wiśniewski A., Żochowski P.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 3

2--33

PL

Artykuł zawiera najważniejsze rezultaty projektu pt. „Technologie wytwarzania supertwardych materiałów nanostrukturalnych ze stopów żelaza oraz ich zastosowanie w pancerzach pasywnych i pasywno-reaktywnych” UDAPOIG.01.03.01-00-042/08-05, zrealizowanego w okresie w okresie 1.02.2009 – 31.08.2013 przez Instytut Metalurgii Żelaza (lider konsorcjum) oraz Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (członek konsorcjum). Celem projektu było opracowanie gatunków stali o strukturze nanokrystalicznej przeznaczonych do zastosowania w konstrukcji pancerzy chroniących przed przebiciem pociskami przeciwpancernymi oraz opracowanie modeli pancerzy zawierających warstwy z opracowanych gatunków stali. Do badań wytypowano trzy rodzaje materiałów: superczyste wysokowytrzymałe stale maraging, wysokowęglowe stale bainityczne o strukturze nanokrystalicznej oraz dwufazowe nanokrystaliczno – amorficzne stopy żelaza. Zaprojektowano nowy gatunek stali ultrawytrzymałej (oznaczony NANOS-BA) o składzie chemicznym 0,6%C-1,8%Si-2,0%Mn + dodatki Cr, Co, Mo, V, zapewniającym wytworzenie nanostruktury składającej się z nanolistew bezwęglikowego bainitu i austenitu resztkowego. Opracowano wytyczne do przemysłowej technologii wytwarzania blach ze stali NANOS-BA o grubości z zakresu 4÷20 mm i ich obróbki cieplnej. Po fi nalnej obróbce cieplnej właściwości mechaniczne blach NANOS-BA są następujące: Rm >1,9 GPa, R 0,2 >1,3 GPa, A5 > 14%, HV10 > 600. Zaprojektowano zmodyfikowane gatunki ultrawytrzymałych stali maraging w klasach od MS350 do MS550 i parametry niestandardowej obróbki cieplnej zwiększającej ciągliwość oraz nową stal umacnianą wydzieleniowo o obniżonej w stosunku do stali typu maraging zawartości pierwiastków stopowych, oznaczoną NANOS-3D. Opracowano skład chemiczny stopu na bazie żelaza Fe-10%Mo-3%Cr-3,2%C-1,2%B charakteryzujący się zdolnością do morfizacji przy stosunkowo małej szybkości chłodzenia ze stanu ciekłego (rzędu 102 ºC/s). Zbudowano i uruchomiono stanowisko laboratoryjne do topienia i odlewania stopów na bazie Fe w formie elementów o grubości do 5 mm wykazujących strukturę nanokrystaliczno-amorficzną. Osiągnięcie poziomu pozwalającego na uzyskanie wyrobów amorficznych o wymaganym zespole właściwości do zastosowań przemysłowych wymaga dalszych badań. Opracowano modele numeryczne do symulacji oddziaływania pocisków z pancerzem z blachy stalowej na bazie programów LS-DYNA i AUTODYN. Na podstawie wyników badań ostrzałem stwierdzono, że zdolność ochronna płytek ze stali NANOS-BA i ze stali maraging o zoptymalizowanych właściwościach jest wyższa od zdolności ochronnej płyt stalowych o najwyższych parametrach dostępnych obecnie na rynku. Oceniając właściwości mechaniczne, poziom ochrony balistycznej, koszty wytwarzania i możliwość uruchomienia produkcji w kraju, do przemysłowego wytwarzania elementów pancerzy wytypowano stal nanobainityczną NANOS-BA. Zaprojektowano konstrukcję oraz opracowano dokumentację konstrukcyjną i wykonawczą modułu pasywnego pancerza warstwowego w wersji produkcyjnej, zawierającego warstwę z opracowanej w projekcie stali NANOS-BA.

EN

The most important results of the project ”Technology of production of superhard nanostructured Fe–based alloys and their application in passive and passive-reactive armours” UDA-POIG.01.03.01-00-042/08-05, carried out in the period of 1.02.2009 – 31.08.2013 by Instytut Metalurgii Żelaza (lider of the consortium) and Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (member of the consortium) are reported in the paper. The main goal of the project was to develop new nanostructured steel grades intended for application in armour constructions protecting against anti-tank ammunition as well as to develop armour models containing layers made of the developed steel grades. Three types of materials were chosen for investigation: ultra-clean high-strength maraging steels, high-carbon bainitic steels with nanocrystalline structure and dual-phase nanocrystalline – amorphous iron alloys. A new grade of medium alloy ultra-strength steel (named NANOS-BA) containing 0.6%C-1.8%Si-2.0%Mn + additions of Cr, Co, Mo, V allowing to form the nanostructure comprising nano-laths of carbideless bainite and retained austenite was developed. The guidelines and preliminary parameters of industrial technology for manufacturing of 4-20 mm thick plates from NANOS-BA steel were worked out. After the final heat treatment the plates characterised with the following properties: Rm >1.9 GPa, R 0.2 >1.3 GPa, A5 > 14%, HV10 > 600. Modified grades of ultra-strength maraging steels of classes from MS350 to MS550 were designed and parameters of non-standard heat treatment increasing the toughness were proposed and a new precipitation strengthened steel grade named NANOS-3D, containing lower amount of alloying elements in comparison with maraging steels was designed. A composition of iron – based alloy Fe-10%Mo-3%Cr-3.2% C-1.2%B characterised with amorphisation ability at relatively low cooling rate of about 102 ºC/s was developed. Experimental facilities for melting and casting of Fe – based alloys with nanograined – amorphous structure in the form of up to 5 mm thick components was designed and commissioned. Manufacturing of several millimetre thick metallic alloys with amorphous structure is a new method in the world and achieving the level allowing to get the products of required set of properties for industrial applications needs further research to be undertaken. Numerical models based on LS-DYNA and AUTODYN programmes to simulate the interaction between projectiles and the armour made of steel plate were developed. From analysis of the fi ring tests results it was found that the protection ability of specimens made of NANOS-BA steel and maraging steels with the optimised properties was higher than the protection ability of the steel plates with the highest currently available parameters. Based on assessment of mechanical properties, level of protection ability, manufacturing costs and possibility of starting domestic production, nanobainitic steel NANOS-BA was selected for industrial production of armour components. The construction design and technical specifications enabling industrialproduction of a module of the passive layered armour containing a NANOS-BA layer were worked out.

10

Opracowanie kompleksowej technologii wytwarzania magneto-zwierciadeł stosowanych w giroskopowych systemach naprowadzania rakiet

Pogorzałek J., Bulkowski L., Galisz U., Burian W., Stępień J., Żak A., Prześlak R., Stencel M., Noga J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 4

2--19

PL

Przedstawiono wyniki badań nad technologią wytwarzania magneto-zwierciadła, które jest podstawowym elementem inteligentnego obiektywu koordynatora lotu rakiety przeciwlotniczej. Realizacja badań ukierunkowana była na poprawę jakości pierścieni magneto-zwierciadeł, poprzez zastosowanie nowych technologii do ich produkcji, aby maksymalnie ograniczyć ich odrzut na poszczególnych etapach wykonania. Wyznaczone bardzo wysokie kryteria jakości metalurgicznej magneto-zwierciadła wymusiły wielokierunkowe działania badawcze w obszarach: modyfikacji składu stopu AlNiCo, technologii wytapiania i odlewania w próżni, obróbki cieplnej i termomagnetycznej odlewów oraz specjalistycznej obróbki mechanicznej i optycznej. Na rynek krajowy został wprowadzony nowy produkt o istotnie zmodyfikowanych parametrach geometrii i jakości, do chwili obecnej nieprodukowany. Uzyskany efekt ekonomiczny wynika z ograniczenia odrzutów wysoce kosztownych magneto-zwierciadeł na poszczególnych etapach ich produkcji, obniżeniu kosztów materiału i robocizny.

EN

The results of research on the technology of production of magneto-mirror, which is an essential component of the smart lens anti-rocket flight coordinator were presented. Carrying out of the research was aimed at improving the quality of the rings of magneto-mirrors, through the use of new technology for their production in order to minimize their discards at various stages of manufacturing. Designated very high metallurgical quality criteria of magnetomirror forced multidirectional research activities in the areas: modification of the chemical composition of the AlNiCo alloy, smelting and casting technology in vacuum, heat thermo-magnetic treatment of castings and their specialized machining and optical treatments. A new product was launched in the domestic market with significantly modified the geometry parameters and quality, to date not produced. Achieved economic effects are caused by the reduction of discards of extremely expensive magneto-mirrors at various stages of their production, lowering material and labour costs.

11

Odporność na zużycie erozyjne nanostrukturalnej stali bainityczno-austenitycznej

Marcisz J., Walnik B., Burian W., Iwaniak A., Wieczorek J., Paluch D.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 1

14--21

PL

Wykonano badania odporności na zużycie erozyjne nanostrukturalnej stali bainityczno-austenitycznej (NANOS-BA ®). Wyniki badań wykazały wyższą o ok. 10% odporność stali NANOS-BA® na zużycie erozyjne w warunkach oddziaływania cząstek uderzających pod kątami: 30°, 45°, 60° i 90° w porównaniu do komercyjnej stali trudnościeralnej o twardości 600 HV. Opracowane warianty obróbki cieplnej stali bainityczno-austenitycznej umożliwiają zmniejszenie zużycia materiału do 55% w porównaniu do stali trudnościeralnej, dla wybranych kątów padania erodentu. Zrealizowano eksperyment polegający na zastosowaniu mieszadeł wykonanych ze stali NANOS-BA® w mieszarce turbinowej. Mieszadła pracowały 700 minut w warunkach oddziaływania ścierno-udarowego twardych cząstek, a wyniki badań potwierdziły wyższą odporność badanych stali na zużycie niż materiałów dotychczas stosowanych. Przeprowadzono analizę możliwości zastosowania stali NANOS-BA® na elementy trudnościeralne.

EN

Examination of erosive wear resistance of nanostructured bainite-austenite steel (NANOS-BA®) was conducted. The results show higher erosive wear resistance of steel NANOS-BA® by approx. 10% than the commercial wear-resistant steel of hardness 600 HV under conditions of particles impact at angles: 30°, 45°, 60° and 90°. The newly developed variants of heat treatment of NANOS-BA® steel cause a reduction of wear to 55% less than that of the wear resistant steel, depending on the angle of erosion particles impact. An experiment of applying stirrers made of NANOS-BA® steel installed in a turbine mixer used for mixing fine grained hard materials was carried out. Stirrers worked in aggressive environment under the impact of abrasive hard particles about 700 minutes. The results of investigation confirmed the higher wear resistance of stirrers made of NANOS-BA® steel in comparison with materials used so far. Analysis of application possibility of NANOS-BA® steel for wear resistant elements was carried out.

12

Badania właściwości dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej

Marcisz J., Janiszewski J., Burian W., Garbarz B., Stępień J., Starczewski L.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 2

96--105

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej, planowanej do zastosowania w warunkach wysokoenergetycznych obciążeń udarowych. Eksperymenty obejmowały szeroki zakres prędkości odkształcenia i sposobu odkształcenia skutkujących powstaniem zróżnicowanych stanów naprężenia i odkształcenia. Badania dynamiczne realizowano w testach ściskania jednoosiowego z prędkością do 200 s-1 w symulatorze Gleeble, metodą dzielonego pręta Hopkinsona (SHPB) w celu wyznaczenia dynamicznych krzywych płynięcia przy prędkości odkształcenia do 5,1*103 s-1 oraz w testach ostrzałem. Analizie poddano zmiany mikrostruktury będące wynikiem zastosowania wymienionych sposobów odkształcenia. Opracowano charakterystyki materiałowe wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej i wskazano czynniki decydujące o wysokiej zdolności do pochłaniania i rozpraszania energii udarowej.

EN

Results of dynamic examination of high-strength nanostructured steel intended for use in the high energy impact conditions are presented in the paper. Experiments cover wide range of strain rate and method of deformation resulting in different stress and strain state. Dynamic tests of uniaxial compression with strain rate up to 200 s-1 in the Gleeble simulator, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) method to determine dynamic curves of plastic flow at strain rate up to 5.19*103 s-1 and firing tests were carried out. Microstructure changes resulted from the above mentioned methods of deformation were analyzed. Characteristics of high-strength nanostructured steel were determined and factors responsible for high ability to energy absorption and dissipation were indicated.

13

Numeryczna i fizyczna symulacja ujednorodniania niskowęglowej stali niklowo-molibdenowej

Burian W., Marcisz J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2014

|

T. 66, nr 4

10--17

PL

Technologia produkcji stali stopowych obejmuje proces ujednorodniania, który ma istotny wpływ na kształtowanie właściwości mechanicznych wyrobów finalnych. Proces ten należy zoptymalizować w zakresie temperatury i czasu wygrzewania, a zastosowanie symulacji numerycznej umożliwia znaczne skrócenie czasu niezbędnego do opracowania finalnych parametrów obróbki cieplnej. W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych procesu ujednorodniania stali Fe-Ni-Mo-(Al, Cu) o zawartości węgla 0,1% (oznaczonej ND3). Dane do symulacji numerycznych uzyskano na podstawie wyników badań struktury krzepnięcia i mikroanalizy składu chemicznego. Na podstawie obliczeń termodynamicznych i wyników badań mikrostruktury opracowano parametry wyżarzania ujednorodniającego.

EN

Production technology of alloy steels involves homogenisation heat treatment, which affects the mechanical properties of the final products. That process should be optimised in terms of time and temperature of annealing and application of numerical simulation allows significant reduction the time required for develop the final heat treatment parameters. In the present paper, the results of numerical simulation of homogenization process of Fe-Ni-Mo-(Al, Cu) steel of 0.1% carbon content are presented. The input data to numerical simulation was obtained from investigations of solidification structure and microanalysis. Based on the thermodynamics calculations and microstructure investigations the parameters of homogenisation heat treatment were determined.

14

Nanostructured Bainite-Austenite Steel for Armours Construction

Burian W., Marcisz J., Garbarz B., Starczewski L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1211--1216

EN

Nanostructured bainite-austenite steels are applied in the armours construction due to their excellent combination of strength and ductility which enables to lower the armour weight and to improve the protection efficiency. Mechanical properties of the bainite-austenite steels can be controlled in the wide range by chemical composition and heat treatment. In the paper the results of investigation comprising measuring of quasi - static mechanical properties, dynamic yield stress and firing tests of bainite-austenite steel NANOS-BA® are presented. Reported results show that the investigated bainite-austenite steel can be used for constructing add-on armour and that the armour fulfils requirements of protection level 2 of STANAG 4569. Obtained reduction in weight of the tested NANOS-BA® plates in comparison with the present solutions is about 30%.

PL

Nanostrukturalne stale bainityczno – austenityczne stosowane do konstrukcji osłon balistycznych ze względu na znakomitą kombinację wytrzymałości i ciągliwości umożliwiają obniżenie masy własnej osłon i podwyższenie ich skuteczności ochronnej. Właściwości mechaniczne stali bainityczno – austenitycznych mogą być kontrolowane w szerokim zakresie poprzez modyfikację składu chemicznego i parametrów obróbki cieplnej. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wyznaczanych w testach statycznych i dynamicznych oraz wyniki prób przestrzeleniowych. Przedstawione wyniki badań wskazują, że stale bainityczno – austenityczne (NANOS-BA®) mogą zostać wykorzystane do konstrukcji opancerzenia o masie własnej mniejszej o 30 % w stosunku do rozwiązań stosowanych obecnie dla wymaganego 2 poziomu ochrony według STANAG 4569.

15

Composite space armours with the bainitic-austenitic and maraging steel layers

Wiśniewski A., Garbarz B., Burian W., Marcisz J.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2013

|

R. 42, z. 128

33--41

EN

The paper includes results of firing tests of the steel plates with nano-structures, i.e. bainitic NANOS-BA® and maraging of size 50x50x5-10 mm, 100x100x5-10 mm and 150x150x5-10 mm, placed on the armour plate RHA (Rolled Homogenous Armour) type Armox 500T or Armox 600T of size 500x500x10 mm, so called "witness plate". There are also presented results of firing tests of the composite space panels CAWA-3+ and CAWA-4 for protection of light armoured vehicles against the anti-tank ammunition type B-32 of 12.7 mm and 14.5 mm calibre. The space panels of size 3300x17.2-22 mm and 254x300x17.2-22 mm were placed at the distance L< 150 mm from the protected thin armour RHA type Armox 500T of 8 mm thickness. These panels included, among others steel plates with nano-structures (of size from 150x150x5-10 mm to 300x350x7-8 mm), i.e. bainitic NANOS-BA® and maraging, armoured steel plates and light metal plates. Effective stopping Af se projectiles in the tested panels was achieved without any traces of the projectile impact on toe RHA plate of 8 mm thickness.

PL

Artykuł zawiera wyniki badań ostrzałem płyt ze stali nanostrukturalnych, tj. bainitycznych NANOS-BA® i maraging o wymiarach 50x50x5-10 mm, 100x100x5-10 mm oraz 150x150x5-10 mm umieszczonych na płycie pancernej RHA (Rolled Homogenous Armour) typu Armox 500T lub Armox 600T o wymiarach 500x500x10 mm, tzw. płycie "świadek" Przedstawiono również wyniki ostrzałów kompozytowych paneli przestrzennych CAWA-3+ i CAWA-4 do ochrony o opancerzonych pojazdów przed przebiciem pociskami przeciwpancernymi B-32 kalibru 12.7 mm i 14.5 mm. Panele przestrzenne o wymiarach 300x300x17.2-22 mm i 254x300x17.2-22 mm umieszczono w odległości L < 150 mm od ochranianego cienkiego pancerza RHA typu Armox 500T o grubości 8 mm. Panele te zawierały między innymi płyty ze stali nanostrukturalnych (o wymiarach od 150x150x6-10 mm do 300x350x7-8 mm), tj. bainityczne (NANOS-BA®) i maraging, stalowe płyty pancerne oraz płyty z metali lekkich. Uzyskano skuteczne zatrzymanie tych pocisków w badanych panelach bez śladów uderzenia pocisku na płycie RHA o grubości 8 mm.

16

Właściwości mechaniczne stali maraging MS300 po starzeniu krótkotrwałym

Marcisz J., Burian W., Adamczyk M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 2

2--7

PL

Przeprowadzono eksperymenty starzenia krótkotrwałego stali maraging MS300 z zastosowaniem nagrzewania oporowego w symulatorze Gleeble, nagrzewania w złożu fl uidalnym oraz w komorowych piecach grzewczych. Wyznaczono parametry obróbki cieplnej starzenia krótkotrwałego, w wyniku której uzyskuje się wymaganą kombinację wytrzymałości i plastyczności. W odniesieniu do właściwości po starzeniu standardowym uzyskano nieznacznie niższą wytrzymałość, ale wysoką plastyczność i udarność stali. W wyniku starzenia w zakresie temperatury 540÷560°C w czasie od 5 do 15 minut stal maraging MS300 osiągnęła następujące właściwości mechaniczne: R0,2 1700÷1800 MPa; Rm 1800÷1900 MPa, wydłużenie A 10%, udarność w temperaturze -40°C 28÷37 J oraz twardość 550÷600 HV.

EN

Short-time ageing experiments of MS300 maraging steel using resistance heating in Gleeble simulator, fluidized bed and chamber furnaces were carried out. Short-time ageing heat treatment parameters to obtain required combination of strength and toughness were determined. In comparison with mechanical properties of MS300 maraging steel after standard ageing slightly lower strength but higher plasticity and toughness of the steel were observed. As a result of ageing in the temperature range of 540÷560°C for 5 to 15 minutes the mechanical properties of MS300 maraging steel were as follows: R0,2 1700÷1800 MPa; Rm 1800÷1900 MPa, elongation A 10%, notched impact strength at -40°C 28÷37 J and hardness 550÷600 HV.

17

Kinetyka procesów wydzieleniowych w stalach maraging podczas krótkotrwałego starzenia

Burian W., Marcisz J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 2

8--14

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu wydzieleniowego oraz badań mechanicznych i mikrostrukturalnych stali MS350 po starzeniu. Celem badań była analiza możliwości uzyskania wymaganych wysokich właściwości mechanicznych w wyniku zastosowania krótkich czasów starzenia w dobranej do tego procesu temperaturze. Przeprowadzone symulacje numeryczne kinetyki wydzielania cząstek umacniających w stali MS350 dały zgodność z obserwacjami doświadczalnymi, co potwierdza możliwość wykorzystania metod numerycznych do projektowania procesu obróbki cieplnej stali maraging.

EN

This article presents the results of numerical simulation of precipitation process as well as mechanical and microstructural investigations of MS350 steel after aging. The purpose of the investigations was the analysis of possibility to obtain high mechanical properties due to use of short-time aging at a temperature selected for this process. The numerical simulations of precipitation kinetics of reinforcing particles in MS350 steel have provided the compliance with experimental observations, which confirms the possibility to use numerical methods for designing the maraging steel heat treatment process.

18

Kinetyka procesów wydzieleniowych w stalach maraging - obliczenia termodynamiczne i badania strukturalne

Burian W., Marcisz J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 1

61-63

PL

W pracy przeprowadzono obróbkę cieplną stali maraging MS350 w celu uzyskania informacji o możliwości uzyskania wymaganych pożądanych wysokich właściwości mechanicznych w wyniku zastosowania krótkich czasów starzenia w szerokim zakresie temperatury. Wykonano również ilościową analizę nanowydzieleń w stali maraging za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) oraz obliczenia termodynamiczne kinetyki procesów wydzieleniowych, które dostarczyły danych o rozmiarach i czasie powstania wydzieleń.

EN

In this work, heat treatment of MS350 maraging steel was carried out to receive the Information on possibility to obtain the required high mechanical properties as a result of using short ageing times in wide range of temperatures. The quantitative analysis of nano-precipitations in maraging steel using transmission electron microscope (TEM) and thermodynamic calculations of the kinetics of precipitation processes were also made and they provided data on volum.es and times of precipitation occurrence.

19

The Nano-Duplex NANOS-BA Steel for Application in Construction of Armours

Garbarz B., Burian W., Marcisz J., Wiśniewski A.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2012

|

Vol. 3, Nr 4 (10)

7-22

EN

The paper presents mechanical and physical properties measured in static conditions, and some properties determined in dynamic conditions, of plates of new nano-composite bainite-austenite (NANOS-BA) steel to be used for construction of armours. Firing tests of NANOS-BA steel plates fixed on a base plate of RHA (Rolled Homogenous Armour), Armox 500T and Armox 600T steel, carried out by means of 12.7 mm B-32 projectiles have demonstrated that in the conditions of tests, NANOS-BA steel shows better protective properties than 500BHN and 600BHN – grade commercial plates. NANOS-BA steel plate of minimum 5 mm thickness has protected Armox 500T and Armox 600T plate from piercing. Quantitative effects were assessed of firing the NANOS-BA steel plates of 50 x 50 mm and 100 x 100 mm surface dimensions, and thickness in the range of 5÷10 mm, as well as sets of the NANOS-BA steel plates of 100 x 100 x (4÷8) mm dimensions, arranged in layers on the base plate. It was determined that ballistic limit V50 for NANOS-BA plate of 6.0 mm thickness, for the 7.62 x 51 mm M61 AP (Armour Piercing) projectile, amounts to 797±10 m/s. Based on the analysis which compared results of tests carried out with the application of various parameters it was estimated that the value of V50 obtained for NANOS-BA steel is higher than the parameters of the highest grade steel plates offered in the global market. The tests imply that NANOS-BA steel is a prospective material for armour construction which can enable to reduce weight of armours and/or to improve their protective parameters in comparison with the presently used structures. Due to very high protective capability, monolithic plates of NANOS-BA steel can be used as one of the layers of the composite armour.

20

Metal Fe-Based Amorphous and Amorphous : Nanocrystalline Materials for Armours Construction

Żak A., Burian W.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2012

|

Vol. 3, Nr 4 (10)

23-38

EN

In the present paper, the physical and technical principles of process for production of bulk amorphous alloys are shown. Technical assumptions for construction of experimental unit for melting and casting of new alloys are described. On the basis of the constructional assumptions the laboratory unit for melting and casting of amorphous alloys was made at Product Technology and Application Group in Institute for Ferrous Metallurgy. Fe-based bulk metallic glasses are modern materials of strength properties substantially higher than could be obtained in currently produced steels. Owing to unique combination of high strength, hardness, elasticity, wear and corrosion resistance as well as specific magnetic properties they demonstrate a great potential for application. The paper contains the results of the investigations aimed at development of technology of making parts from Fe-based bulk amorphous alloys which would be deployed in layered passive armours.