Badania właściwości dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej

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

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania właściwości dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej

Autorzy

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

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

marcisz_janiszewski_burian_badania_2_2015.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Examination of dynamic properties of high strength nanostructured steel

Języki publikacji

Abstrakty

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.

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.

Słowa kluczowe

stal nanostrukturalna testy dynamiczne stal pancerna

nanostructured steel dynamic tests armor steel

Wydawca

Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica

Czasopismo

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

Rocznik

2015

Tom

T. 67, nr 2

Strony

96--105

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Marcisz J.

Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Janiszewski J.

Wojskowa Akademia Techniczna

autor

Burian W.

Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Garbarz B.

Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Stępień J.

Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Starczewski L.

Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej

Bibliografia

1. Kurzydłowski K.J.: Mechanika materiałów. Wydawnictwo Politechniki, Warszawskiej, Warszawa, 1993
2. Nowacki W.K.: Badanie własności dynamicznych materiałów konstrukcyjnych przy dużych prędkościach deformacji. Przegląd Mechaniczny, Zeszyt 23-24, 1996, s. 14
3. Meyers M.A.: Dynamic Behavior of Materials. John Wiley &Sons, Inc. New York
4. Caballero F.G., Bhadeshia H.K.D.H., Mawella K.J.A., and Jones D. G., and Brown P.: Very strong low temperature bainite, Materials Science and Technology, 2002, Vol. 18, 279
5. Garcia-Mateo C., Caballero F.G. and Bhadeshia H.K.D.H.: Development of Hard Bainite, ISIJ International, Vol. 43, 2003, No. 8, p. 1238
6. Caballero F.G., Bhadeshia H.K.D.H.: Very strong bainite, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 8, 2004, p. 251
7. Garbarz B. – kierownik projektu, Technologia wytwarzania supertwardych materiałów nanostrukturalnych ze stopów żelaza oraz ich zastosowanie w pancerzach pasywnych i pasywno-reaktywnych, 2009-2013, praca niepublikowana
8. Patent IMŻ na podstawie zgłoszenia nr P. 394037 (UP RP) z dnia 25.02.2011: Stal bainityczno-austenityczna i sposób wytwarzania z tej stali blach; Zgłoszenie patentowe IMŻ nr P. 396431 (UP RP) z dnia 26.09.2011: Sposób obróbki cieplnej stali bainityczno-austenitycznej; Zgłoszenie patentowe IMŻ nr P.407091 (UP RP) z dnia 6.02.2014: Sposób obróbki cieplnej wyrobów z ultrawytrzymałej stali średniostopowej; Prawo ochronne UP RP na znak towarowy NANOS-BA®, udzielone od dnia 14.11.2011 (klasa towarowa: 06 blachy stalowe – blachy stalowe o dużej wytrzymałości i plastyczności)
9. Marcisz J. – kierownik projektu, Opracowanie nowoczesnej konstrukcji modułu pancerza odpornego na udarowe oddzia ływanie strumienia kumulacyjnego i pocisków, 2012-2015, praca niepublikowana
10. Garcia-Mateo C., Sourmail T., Caballero F.G., Smanio V., Kuntz M., Ziegler C., Leiro A., Vuorinen E., Elvira R. and Teeri T.: Nanostructured steel industrialisation: plausible reality, Materials Science and Technology, 2014, Vol. 30, No 9, p. 1071
11. Garcia-Mateo C., Caballero F.G., Bhadeshia H.K.D.H.: Acceleration of Low-temperature Bainite, ISIJ International, Vol. 43, 2003, No. 11, p. 1821
12. Hu F., Hodgson P.D., Wu K.M.: Acceleration of the super bainite transformation through a coarse austenite grain size, Materials Letters, 122, 2014, p. 240
13. Sourmail T., Smanio V.: Low temperature kinetics of bainite formation in high carbon steels, Acta Materialia, 61, 2013, p. 2639
14. Garcia-Mateo C., Caballero F. G., Sourmail T., Cornide J., Smanio V., and Elvira R., Composition Design of Nanocrystalline Bainitic Steels by Diffusionless Solid Reaction, Met. Mater. Int., Vol. 20, No. 3, 2014, p. 405
15. Wenyan L., Jingxin Q., Hesheng S.: Fatigue crack growth behavior of a Si-Mn with carbide-free lathy bainite, Journal of Materials Science, 32 (1997), p. 427
16. DasBakshi S., Leiro A., Prakash B., Bhadeshia H.K.D.H.: Dry rolling/sliding wear of nanostructured bainite, Wear, 316, 2014, p. 70
17. Solano-Alvarez W., Pickering E.J., Bhadeshia H.K.D.H.: Degradation of nanostructured bainitic steel under rolling contact fatigue, Materials Science&Engineering A, 617, 2014, p. 156
18. DasBakshi S., Shipway P.H., Bhadeshia H.K.D.H.: Threebody abrasive wear of fi ne pearlite, nanostructured bainite and martensite, Wear, 308, 2013, p. 46
19. Leiro A., Vuorinen E., Sundin K.G., Prakash B., Sourmail T., Smanio V., Caballero F.G., Garcia-Mateo C., Elvira R.: Wear of nano-structured carbide-free bainitic steels under dry rolling– sliding conditions, Wear, 298–299, 2013, p. 42
20. Sourmail T., Caballero F.G., Garcia-Mateo C., Smanio V., Ziegler C., Kuntz M., Elvira R., Leiro A., Vuorinen E., Teeri T.: Evaluation of potential of high Si high C steel nanostructured bainite for wear and fatigue applications, Materials Science and Technology, 2013, Vol. 29, No 10, p. 1166
21. Rose A. J., Mohammed F., Smith A.W.F., Davies P.A., Clarke R.D.: Superbainite: laboratory concept to commercial product, Materials Science and Technology, 2014, Vol. 30, No 9, p. 1094
22. Burian W., Marcisz J., Garbarz B., Starczewski L.: Nanostructured bainite-austenite steel for armours construction. Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 59, no 3, 2014, p.1211
23. Marcisz J., Burian W., Stępień J., Starczewski L., Wnuk M., Janiszewski J.: Static, dynamic and ballistic properties of bainite-austenite steel for armours. 28th International Symposium on Ballistics, 2014, Atlanta, USA, p. 1348
24. Caballero F.G., Miller M.K., Garcia-Mateo C.: Influence of transformation temperature on carbide precipitation sequence during lower bainite formation, Materials Chemistry and Physics, 146, 2014, p. 50
25. Hoon Jang J., Bhadeshia H.K.D.H., Dong-Woo Suh: Solubility of carbon in tetragonal ferrite in equilibrium with austenite, Scripta Materialia, 68, 2013, p. 195
26. Avishan B., Garcia-Mateo C., Yazdani S., Caballero F.G.: Retained austenite thermal stability in a nanostructured bainitic steel, Materials Characterisation, 81, 2013, p. 105
27. Hulme-Smith C.N., Lonardelli I., Dippel A.C., Bhadeshia H.K.D.H.: Experimental evidence for non-cubic bainitic ferrite, Scripta Materialia, 69, 2013, p. 409
28. Wang X.L., Wu K.M., Hu F., Yu L., Wan X.L.: Multi-step isothermal bainitic transformation in medium-carbon steel, Scripta Materialia, 74, 2014, p. 56
29. Gong W., Tomota Y., Adachi Y., Paradowska A.M., Kelleher J.F., Zhang S.Y.: Effects of ausforming temperature on bainite transformation, microstructure and variant selection in nanobainite steel, Acta Materialia, 61, 2013, p. 4142
30. Caballero F. G., Garcia-Mateo C., Miller M. K.: Design of Novel Bainitic Steels: Moving from UltraFine to Nanoscale Structures, JOM, Vol. 66, No. 5, 2014, p. 747
31. Huang Y., Zhao Ai-min, He Jian-guo, Wang Xiao-pei, Wang Zhi-gang, Qi Liang: Microstructure, crystallography and nucleation mechanism of NANOBAIN steel, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol. 20, No 12, December 2013, p. 1155
32. Janiszewski J.: Badania materiałów inżynierskich w warunkach obciążenia dynamicznego, Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej, Warszawa, 2012
33. Janiszewski J.: Sprawozdanie WAT z pracy badawczej pt.: Badania dynamicznych właściwości mechanicznych stali NANOS-BA, kwiecień 2013 i marzec 2014 (opracowania niepublikowane)
34. Kolsky H.: An investigation of the mechanical properties of materials at very high rates of loading, Proc. Phys. Soc. Lond. B 62, (1949), p. 676
35. Weinong W. Chen, Bo Song: Split Hopkinson (Kolsky) Bar: Design, Testing and Applications, Springer New York Dordrecht Heidelberg London, 2011

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-4efd0501-3f4a-46a2-8060-b847a1b70122