Phenomena of adiabatic shear bands forming of structural steels under impact load conditions

• Autorzy: Gmitrzuk Michał , Starczewski Lech

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2020-0042

Warianty tytułu

PL

Zjawiska formowania adiabatycznych pasm ścinania w stali konstrukcyjnej w warunkach obciążenia udarowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of an experimental study on adiabatic shear bands (ASB) in two grades of steel with three different microstructures. Samples were subjected to impact forces in order to obtain a targeted shear band. The process of deforming the samples was carried out with a bar impact rod moving at high speeds in the range of 1.4 m/s to 16.5 m/s was carried out. Microstructural studies of deformed samples were performer using the Electron Backscatter Diffraction (EBSD) method. The results of the experiments show that the ASB type depends on the initial microstructure of the material and the deformation speed. It has been shown that, depending on the type of microstructure, ASBs are characterized by a different mechanism of formation and show different character.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych adiabatycznych pasm ścinania (ASB) w dwóch gatunkach stali o trzech różnych mikrostrukturach. Próbki poddano działaniu sił udaru w celu uzyskania w materiale ukierunkowanych pasm ścinania. Przeprowadzono proces odkształcania próbek siłą udaru pręta poruszającego się z prędkością w zakresie od 1,4 m/s do 16,5 m/s. Badania mikrostruktury obszarów próbek poddanych odkształceniu wykonano metodą dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD). Wyniki eksperymentów wykazały, że rodzaj ASB zależy od mikrostruktury początkowej materiału oraz prędkości odkształcenia. Wykazano iż w zależności od rodzaju mikrostruktury ASB charakteryzują się odmiennym mechanizmem powstawania i wykazują odmienny charakter.

Słowa kluczowe

EN

adiabatic shear bands; dynamic deformation; steel

PL

adiabatyczne pasma ścinania; deformacja dynamiczna; stal

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 50, iss. 2
• Strony: 315--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gmitrzuk Michał

• Military Institute of Armored and Automotive Technology (Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej)

autor

Starczewski Lech

• Military Institute of Armored and Automotive Technology (Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej)

Bibliografia

• 1. Bassim M.N., Odeshi A.G.: Shear strain localisation and fracture in high strength structural materials. Archives of Materials Science and Engineering, Vol. 31, Iss. 2, 2008.
• 2. Bednarski T.: Teoria procesów obróbki plastycznej. Cz. I – kształtowanie brył. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1987.
• 3. Bednarski T.: Mechanika plastycznego płynięcia metali. Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 1993.
• 4. Boakye-Yiadom S., Bassim N.: Effect of heat treatment on stability of impact-induced adiabatic shear bands in 4340 steel. Materials Science and Engineering A 546, 2012.
• 5. Garbarz B., Marcisz J., Burian W., Wiśniewski A.: Mechanizmy odkształcenia dynamicznego w ultrawytrzymałych stalach nanostrukturalnych przeznaczonych na pancerze. Problemy Techniki Uzbrojenia, 2011.
• 6. Hadadzadeh A., Mokdad F., Wells M.A., Chen D.L.: A new grain orientation spread approach to analyze the dynamic recrystallization behavior of a cast-homogenized Mg-Zn-Zr alloy using electron backscattered diffraction. Materials Science and Engineering A, 709.
• 7. Kurzydłowski K.J.: Mechanika materiałów. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993.
• 8. Landau P., Venkert A., Rittel D.: Microstructural aspects of adiabatic shear failure in annealed Ti6Al4V. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 41, Iss. 2, 2010.
• 9. Lins J.F.C., Sandim H.R.Z., Kestenbach H.-J., Raabe D., Vecchio K.S.: A microstructural investigation of adiabatic shear bands in an interstitial free steel. Materials Science and Engineering A 457, 2007.
• 10. Marcisz J.: Statyczne i dynamiczne właściwości mechaniczne oraz mikrostruktura stali bainitycznych nanostrukturalnych, Monografia nr 11, Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2018.
• 11. Meyers M.A., Xu Y.B., Xue Q., Perez-Prado M.T., McNelley T.R.: Microstructural evolution in adiabatic shear localization in stainless steel. Acta Materialia 51, 2003.
• 12. Meyers M.A., Nesterenko V.F., LaSalvia J.C., Xue Q.: Shear localization in dynamic deformation of materials: microstructural evolution and self-organization. Materials Science and Engineering A317, 2001.
• 13. Odeshi A.G., Al-Ameeri S., Mirfakhraei S., Yazdani F., Bassim M.N.: Deformation and failure mechanism in AISI 4340 steel under ballistic impact. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 45, 2006.
• 14. Odeshi A.G., Bassim M.N., Al-Ameeri S.: Effect of heat treatment on adiabatic shear bands in a high-strength low alloy steel, Materials Science and Engineering A 419, 2006.
• 15. Perez-Prado M.T., Hines J.A., Vecchio K.S.: Microstructural evolution in adiabatic shear bands in ta and ta–w alloys. Acta materialia, 49, 2001.
• 16. Xue Q., Cerreta E.K., Gray G.T.: Microstructural characteristics of post-shear localization in cold-rolled 316L stainless steel. Acta materialia, 51, 2003.
• 17. Yang Y., Wang B.F.: Dynamic recrystallization in adiabatic shear band in α –titanium. Materials Letters, 60, 2006.
• 18. Yang D., Yang H.: Nanograin Formation within Shear Bands in Cold-Rolled Titanium, DOI: 10.5772/intechopen.76969.
• 19. Zhang Jing, Tan Cheng-Wen, Ren Yu, Yu Xiao-Dong, Ma Hong-Lei, Wang Fu-Chi, Cai Hong-Nian: Adiabatic shear fracture in Ti−6Al−4V alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21, Iss. 11, 2011.