Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Development of technology for the production of lightweight observation and protective container (LOOK) made of nanostructured ultra-strength steels

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Tomczak Tymoteusz, Janik Aleksandra, Zalecki Władysław, Burdek Marek, Adamczyk Mariusz, Starczewski Lech, Gmitrzuk Michał, Nyc Robert, Gołuński Marcin, Żółkiewski Krzysztof, Lubowiecki Paweł, Skurczyński Marcin

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 2

13--39

EN

The article contains results of research and analyses concerning application of nanostructured bainitic steel in the form of plates for manufacturing of armour components. The presented results of examination of microstructure and properties include a wide range of laboratory experiments and industrial tests, which resulted in the achievement of the assumed functional properties. In the period of 2017-2021, a scientific and industrial consortium consisting of Łukasiewicz - Institute of Ferrous Metallurgy (leader); WITPiS, Tarnów Mechanical Works, Alchemia and Heatmasters Poland carried out a project funded by the POIR 04.01.04 programme aimed to develop the design and to manufacture an observation and protective container with a specified resistance to penetration by armour-piercing projectiles and with a lower mass of steel armouring in relation to that currently produced. The aim of the project was achieved by using armour plates made of nanostructured bainitic steel (nanobainitic), which are characterised by high resistance to high-energy impact concentrated in a small area. The technological tests carried out in the project mainly concerned the development of a new container and industrial technology of armour plates production and their application in the armour of this container. Based on the results of investigation of the semi-industrial scale material, the optimum chemical composition for industrial scale melting and casting was determined. An industrial technology for the production of plates of nano-structured bainitic steel was developed, which includes the following processes: smelting and casting, preliminary heat treatment and ingot hot processing, as well as hot rolling, final heat treatment, and surface treatment. A test batch of the material in the form of 1500×2470 mm armoured plates was fabricated under industrial conditions. The final result of the project is a container armoured with bainitic nanostructured steel plates with implementation documentation and a technology for producing armoured plates from this steel under the technical and technological conditions of domestic steel manufacturers.

PL

Artykuł zawiera wyniki badań i analiz dotyczące zastosowania stali nanostrukturalnej bainitycznej w postaci blach arkuszowych do wytwarzania elementów opancerzenia. Przedstawione wyniki badań mikrostruktury i właściwości obejmują szeroki zakres eksperymentów laboratoryjnych i badań przemysłowych, w wyniku których osiągnięto założone właściwości użytkowe. W latach 2017-2021 konsorcjum naukowo-przemysłowe w składzie: Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza (lider), Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej (WITPiS), Zakłady Mechaniczne Tarnów S.A. (ZMT), Alchemia S.A. i Heatmasters Poland sp. z o.o. zrealizowało projekt finansowany z programu POIR 04.01.04, którego celem było opracowanie konstrukcji i wykonanie kontenera obserwacyjno-obronnego o określonej odporności na przebicie pociskami przeciwpancernymi oraz o niższej masie opancerzenia stalowego w odniesieniu do obecnie wytwarzanego. Cel projektu osiągnięto przez zastosowanie blach pancernych ze stali nanostrukturalnej bainitycznej (nanobainitycznej-NBA), które charakteryzuje wysoka odporność na skoncentrowane na małym obszarze wysokoenergetyczne oddziaływania udarowe. Zrealizowane badania przemysłowe w projekcie dotyczyły w głównej mierze opracowania konstrukcji nowego kontenera oraz przemysłowej technologii wytwarzania blach pancernych i ich zastosowania w opancerzeniu tego kontenera. Na podstawie wyników badań materiału wytworzonego w skali półprzemysłowej ustalono optymalny skład chemiczny dla wytopów przemysłowych. Opracowano przemysłową technologię wytwarzania blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, która obejmuje następujące procesy: wytapianie i odlewanie, wstępną obróbkę cieplną i przetwarzanie wlewków oraz walcowanie na gorąco blach i finalną obróbkę cieplną oraz obróbkę powierzchniową. Wykonano testową partię materiału w warunkach przemysłowych w postaci pancernych blach arkuszowych o wymiarach 1500×2470 mm. Finalnym rezultatem projektu jest kontener opancerzony za pomocą blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej z dokumentacją wdrożeniową oraz technologia wytwarzania blach pancernych z tej stali w warunkach techniczno-technologicznych krajowych wytwórców wyrobów stalowych.

2

Correlation of mechanical properties and resistance to perforation of armour elements made of nanostructured bainitic steel

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Walnik Bartłomiej

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 2

14--22

EN

The aim of the paper is to determine the correlation between mechanical properties determined in quasi-static tensile tests and dynamic compression tests, and resistance to perforation and cracking in firing tests of nanostructured bainitic steel sheets. The relationship between mechanical characteristics and ballistic resistance makes it possible to specify and optimise the production parameters of steel elements for armour and shields providing ballistic protection. As a result of the tests, the level of mechanical parameters and the type of microstructure, as well as the minimum thickness of the nanostructured bainitic steel sheet, ensuring compliance with the requirements of level 2 ballistic protection according to Stanag 4569, were determined.

PL

Przedmiotem artykułu jest ustalanie korelacji pomiędzy właściwościami mechanicznymi wyznaczonymi w quasistatycznych testach rozciągania i dynamicznych testach ściskania a odpornością na przebicie i na pękanie w testach ostrzałem blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej. Zależności pomiędzy charakterystykami mechanicznymi a wskaźnikami odporności balistycznej umożliwiają uściślenie i zoptymalizowanie parametrów wytwarzania elementów stalowych do zastosowań na pancerze i osłony przed ostrzałem. W wyniku badań ustalono poziom parametrów mechanicznych i rodzaj mikrostruktury oraz minimalną grubość blachy ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, zapewniające spełnienie wymagań poziomu ochrony balistycznej 2 wg Stanag 4569.

3

Mechanical Behaviour of Nanostructured Bainitic Steel Under High Strain Rate Shear and Compression Loading

Marcisz J., Janiszewski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 3

1151--1162

EN

The article presents the results of investigation of ultra-strength nanostructured bainitic steel Fe-0.6%C-1.9%Mn-1.8%Si-1.3%Cr-0.7%Mo (in wt.%) subjected to shear and uniaxial compression under high strain rate loading. Steel of microstructure consisted of carbide-free bainite and carbon enriched retained austenite presents a perfect balance of mechanical properties especially strength to toughness ratio. Two retained austenite morphologies exist which controlled ductility of the steel: film between bainite laths and separated blocks. It is well established that the strain induced transformation of carbon enriched retained austenite to martensite takes place during deformation. Shear localisation has been found to be an important and often dominant deformation and fracture mode in high-strength steels at high strain rate. Deformation tests were carried out using Gleeble simulator and Split Hopkinson Pressure Bar. Shear and compression strength were determined and toughness and crack resistance were assessed. Susceptibility of nanostructured bainitic steel to the formation of adiabatic shear bands (ASBs) and conditions of the bands formation were analysed. The results suggest that the main mechanism of hardening and failure at the dynamic shearing is local retained austenite transformation to high-carbon martensite which preceded ASBs formation. In the area of strain localization retained austenite transformed to fresh martensite and then steel capability to deformation and strengthening decreases.

4

Badania zużycia ściernego nanostrukturalnej stali bainitycznej

Walnik B., Marcisz J., Iwaniak A., Wieczorek J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2017

|

T. 69, nr 3

55--60

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań porównawczych odporności na zużycie ścierne nanostrukturalnej stali bainitycznej NANOS-BA® i komercyjnej stali trudnościeralnej. Opracowano metodykę przygotowania próbek z wysokowytrzymałej stali do testów w warunkach suchego tarcia posuwistego. Dla wytypowanego wariantu obróbki cieplnej stali nanostrukturalnej uzyskano istotnie wyższą odporność na zużycie ścierne w porównaniu do stali komercyjnej. Wyniki pomiarów wykazały ok. 3-krotnie wyższą odporność na zużycie ścierne stali NANOS BA® w porównaniu do stali trudnościeralnej o twardości 600 HB i ok. 15-krotnie wyższą w porównaniu do stali trudnościeralnej o twardości 500 HB.

EN

The article presents the results of a comparative examination of abrasive wear resistance of nanostructured bainitic steel (NANOS-BA®) and commercial wear resistant steel. A method of sample preparation for high-strength NANOSBA ® steel was developed for dry sliding friction tests. Examination results for the newly developed variant of heat treatment of nanostructured bainitic steel show a higher abrasive resistance than in the case of commercial wearresistant steels. Measurement results show an approx. 3 times higher resistance for the NANOS-BA® steel than the 600 HB wear-resistant steel and approx. 15 times higher than the 500 HB steel.

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.