Własności termofizyczne wybranych stali lufowych

• Autorzy: Koniorczyk Piotr , Zieliński Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.7229

Warianty tytułu

EN

Thermophysical properties of selected barrel steels

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcono badaniom własności termofizycznych, tzn. dyfuzyjności cieplnej, przewodności cieplnej, rozszerzalności cieplnej oraz ciepła właściwego wybranych stali lufowych. W typowych stalach lufowych, np. 30HN2MFA występuje przemiana strukturalna w temp. około 730℃, w której zachodzi skurcz materiału. Sposobem na podwyższenie trwałości luf jest zmiana rodzaju stali na taki, w którym ta przemiana nie zachodzi lub ma miejsce, ale w wyższych temperaturach. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych wszystkich wymienionych powyżej własności termofizycznych pięciu wybranych stali lufowych, tzn. 38HMJ, 30HN2MFA, DUPLEX 2205, WCL oraz MARAGING 350. Pomiary wykonano w zakresie temperatury od pokojowej do około 1100℃. W ten sposób utworzono bazę danych własności termofizycznych tych stali jako dane wejściowe do wykonania obliczeń wymiany ciepła w lufach broni strzeleckiej i armat.

EN

This paper is devoted to the study of thermophysical properties, i.e. thermal diffusivity, thermal conductivity, thermal expansion and specific heat of selected barrel steels.In typical barrel steels, e.g.30HN2MFA, a structural trans-formation occurs at about 730℃, at which material shrinkage occurs. The way to increase the durability of the barrels is to change the steel grade to one in which this transformation does not occur or does occur, but at higher temperatures. The paper presents the results of experimental studies of all the above-mentioned thermophysical properties of five selected barrel steels, i.e. 38HMJ, 30HN2MFA, DUPLEX 2205, WCL and MARAGING 350. Measurements were made in the range from room temperature to about 1100°C. In this way, a data-base of thermophysical properties of these steels was created as input data for the calculation of heat transfer in the barrels of small arms and cannons.

Słowa kluczowe

PL

dyfuzyjność cieplna; przewodność cieplna; rozszerzalność cieplna; ciepło właściwe; stale lufowe

EN

thermal diffusivity; thermal conductivity; thermal expansion; specific heat; barrel steels

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2023
• Tom: R, 52, z. 164
• Strony: 19--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Koniorczyk Piotr

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46

• https://orcid.org/0000-0003-3538-6778

autor

Zieliński Mateusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46

• https://orcid.org/0000-0001-9078-4096+

Bibliografia

• 1. Ahmad, I. The Problem of Gun Barrel Erosion: An Overview, nr 109, s. 311–356.
• 2. Akçay, M., Yükselen, M. A. (2014). Unsteady Thermal Studies Of Gun Barrels During The Interior Ballistic Cycle With Non-Homogenous Gun Barrel Material Thermal Characteristics. Journal of Thermal Sciences and Technology. (34). http://tibtd.org.tr/wp-content/uploads/dergi/2014/2014-34-2-8.pdf?31181.
• 3. Almotairi, A., Farhat, Z., Warkentin, A. (2019). Thermal damage of conventional hard chromium coatings on 416 stainless steel. Engineering Failure Analysis, 105(1), 1118–1130. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.07.007.
• 4. Baracuti, A. J. Wear-Reduction Additives - Role of Propellant, nr 109, s. 377–412.
• 5. Blicharski, M. (2017). Inżynieria materiałowa: Stal (Wydanie drugie zmienione i rozszerzone - 1 dodruk (PWN)). Warszawa: Wydawnictwo WNT.
• 6. Cape, J. A., Lehman, G. W. (1963). Temperature and Finite Pulse‐Time Effects in the Flash Method for Measuring Thermal Diffusivity. Journal of Applied Physics, 34(7), 1909–1913. DOI: 10.1063/1.1729711.
• 7. Cote, P. J., Rickard, C. (2000). Gas–metal reaction products in the erosion of chromium-plated gun bores. Wear, 241(1), 17–25. DOI: 10.1016/S0043-1648(00)00311-2.
• 8. Dębski, A., Surma, Z., Koperski, W. (2009). Material and Technological Optimization Research in Terms of Increasing the Durability of Small Arms. Warsaw, Poland.
• 9. Dębski, A., Koniorczyk, P., Leciejewski, Z., Preiskorn, M., Surma, Z., Zmywaczyk, J. (2016). Analy-sis of Heat Transfer in a 35 mm Barrel of an Anti-Aircraft Cannon. Problems of Mechatronics Armament Aviation Safety Engineering, 7(3), 71–86. DOI: 10.5604/01.3001.0009.2983.
• 10. Ebihara, W.T., Rorabaugh, D. T. Mechanisms of Gun-Tube Erosion and Wear, nr. 109, 357–376.
• 11. Godzimirski, J. (2008). Lotnicze materiały konstrukcyjne. Warszawa: Wojskowa Akademia Techniczna.
• 12. Koniorczyk, P., Zmywaczyk, J., Dębski, A., Zieliński, M., Preiskorn, M., Sienkiewicz, J. (2020). Investigation of Thermophysical Properties of Three Barrel Steels. Metals, 10(5), 573. DOI: 10.3390/met10050573.
• 13. Koniorczyk, P., Sienkiewicz, J., Zmywaczyk, J., Dębski, A., Zieliński, M., Preiskorn, M. (2021). Effect of Microstructure on Thermophysical Properties of Heat-Treated Duplex Steel. Materials, 14(20), 6043. DOI: 0.3390/ma14206043.
• 14. Koniorczyk, P., Zieliński, M., Sienkiewicz, J., Zmywaczyk, J., Dębski, A. (2023). Experimental Studies of Thermophysical Properties and Microstructure of X37CrMoV5-1 Hot-Work Tool Steel and Maraging 350 Steel. Materials, 16(3). DOI: 10.3390/ma16031206.
• 15.Mishra, A., Hameed, A., Lawton, B. (2010). A Novel Scheme for Computing Gun Barrel Tempera-ture History and Its Experimental Validation. Journal of Pressure Vessel Technology, 132(6), 444. DOI: 10.1115/1.4001740.
• 16. Netzsch Proteus ver. 7.1 Software Manual. Pobrane z: https://www.netzsch-thermal-analysis.com/en/products-solutions/software/proteus/.
• 17. Nowacki, J. (2009). Stal dupleks i jej spawalność. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• 18. Parker, W. J., Jenkins, R. J., Butler, C. P., Abbott, G. L. (1961). Flash Method of Determining Ther-mal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity. Journal of Applied Physics, 32(9), 1679–1684. DOI: 10.1063/1.1728417.
• 19.Sopok, S., Rickard, C., Dunn, S. (2005a). Thermal–chemical–mechanical gun bore erosion of an advanced artillery system part one: Theories and mechanisms. Wear, 258(1-4), 659–670. DOI: 10.1016/j.wear.2004.09.031.
• 20. Sopok, S., Rickard, C., Dunn, S. (2005b). Thermal–chemical–mechanical gun bore erosion of an ad-vanced artillery system part two: Modeling and predictions. Wear, 258(1-4), 671–683. DOI: 10.1016/j.wear.2004.09.030.
• 21. Stiefel, L. (1988). Gun propulsion technology. Progress in astronautics and aeronautics: nr. 109. Washington: American Inst. of Aeronautics and Astronautics.
• 22. Wiśniewski, S., Wydawnictwo Naukowe PWN. (2017). Wymiana ciepła (wyd. 61). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 23. Wrzesiński, Z. (2018). Balistyka wewnętrzna klasycznych broni lufowych. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• 24. Zieliński, M., Koniorczyk, P., Surma, Z., Zmywaczyk, J., Preiskorn, M. (2022). Numerical Study of Heat Transfer in a Gun Barrel Made of Selected Steels. Energies, 15(5), 1868. DOI: 10.3390/en15051868.
• 25. Zieliński, M., Koniorczyk, P., Surma, Z. (2023). Studies on Influence of Chromium Layer on Inner Surface of Steel Tube on Heat Transfer. Applied Sciences, 13(9), 5523. DOI: 10.3390/app13095523.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).