Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 3

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

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

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.

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.

Skuteczność ochronna blach pancernych ze stali nanobainitycznej

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Stępień Jerzy, Tomczak Tymoteusz, Starczewski Lech, Nyc Robert, Gmitrzuk Michał, Gołuński Marcin

Journal of Metallic Materials

2020

Vol. 72, no. 1

21--38

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na przebicie blach ze stali nanobainitycznej o grubości w zakresie 6÷9 mm za pomocą pocisków o zróżnicowanym mechanizmie penetracji. Testy ostrzałem prowadzono stosując amunicję kal. 7,62×39 mm BZ zgodnie z wymaganiami dokumentu standaryzacyjnego NATO Stanag 4569A (poziom 2) oraz amunicję kal. 7,62×54R mm B32 w celu wyznaczenia parametru V50 dla wytypowanych wariantów i grubości blach. Blachy arkuszowe stanowiące materiał badań wytworzono w skali przemysłowej z dwóch wytopów o różnym składzie chemicznym. Arkusze blach ze stali nanobainitycznej poddano obróbce cieplnej obejmującej austenityzowanie, regulowane chłodzenie i bezpośrednie wygrzewanie izotermiczne, której parametry zoptymalizowano w celu uzyskania jak najwyższej zdolności ochronnej. W miejscach oddziaływania pocisku z blachą przeprowadzono badania mikrostruktury w celu szczegółowej analizy skutków ostrzału. Uzyskane wyniki badań wskazały graniczne wartości prędkości pocisków oraz grubości blach dla których ochrona balistyczna jest skuteczna. Określono zakres właściwości mechanicznych wyznaczanych w statycznej próbie rozciągania oraz rodzaj mikrostruktury, w tym zawartość i postać austenitu resztkowego, gwarantujące spełnienie wymaganego poziomu odporności na przebicie. Na podstawie wyników testów ostrzałem wytypowano warianty obróbki cieplnej dla blach o określonej grubości, przeznaczonych na opancerzenie kontenera obserwacyjno-obronnego. Badania i testy wykonano w ramach projektu POIR 04.01.04-00-0047/16, którego głównym celem jest obniżenie masy opancerzenia kontenera LOOK.

The article presents the results of tests on resistance to perforation of nanobainitic steel plates with a thickness in the range of 6-9 mm with the use of projectiles with different perforation mechanisms. Firing tests were carried out using 7.62×39 mm BZ ammunition in accordance with the requirements of the NATO Stanag 4569A standard document (level 2) and 7.62×54R mm B32 ammunition to determine the V50 parameter for selected variants and plate thickness. The plates constituting the testing material were manufactured on an industrial scale from two heats with different chemical composition. The nanobainitic steel plates were subjected to heat treatment including austenitisation, controlled cooling and direct isothermal annealing, the parameters of which were optimised in order to achieve the highest protective capacity. Microstructure studies were carried out in places where the projectile and the plate interacted, in order to analyse the effects of firing in detail. The obtained test results indicated limit values of projectile velocities and plate thicknesses for which ballistic protection is effective. The range of mechanical properties determined in a static tensile test as well as the type of microstructure were determined, including the content and form of retained austenite, guaranteeing compliance with the required level of resistance to perforation. Based on the results of the firing tests, heat treatment variants were selected for plates of a certain thickness intended for the armour of an observation and protective container. The studies and tests were carried out as part of the POIR 04.01.04-00-0047/16 project, the main goal of which is to reduce the weight of a LOOK container armour.

Optymalizacja właściwości balistycznych blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej przeznaczonych na opancerzenie kontenera LOOK

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Zalecki Władysław, Kania-Pifczyk Zofia, Starczewski Lech, Gołuński Marcin

Problemy Techniki Uzbrojenia

2019

R. 48, z. 151

97--119

W celu podwyższenia właściwości eksploatacyjnych kontenera obserwacyjno-obronnego LOOK opracowywane jest innowacyjne opancerzenie, którego elementy będą wykonane z blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, co zapewni poziom 2 ochrony wg STANAG 4569. Z uwagi na odmienne właściwości mechaniczne i technologiczne tych blach w odniesieniu do blach pancernych stosowanych obecnie, modyfikacji uległa konstrukcja opancerzenia kontenera. Artykuł zawiera wyniki badań charakterystyk materiałowych oraz testów ostrzałem blach ze stali nanostrukturalnej wytworzonych w warunkach półprzemysłowych. W celu optymalizacji parametrów obróbki cieplnej blach wykonano badania kinetyki przemian fazowych, a następnie dla różnych wariantów obróbki prze-prowadzono pomiary właściwości mechanicznych oraz analizę zmian mikrostruktury i właściwości w miejscach oddziaływań pocisków w trakcie testów ostrzałem. Przedstawione badania poprzedzają uruchomienie procesu produkcji blach arkuszowych z nowego gatunku stali do produkcji systemu opancerzenia kontenera LOOK. Optymalizację właściwości mechanicznych blach wykonano przez dobór następujących parametrów wytwarzania: składu chemicznego stali, przeróbki plastycznej i wstępnej obróbki cieplnej oraz temperatury i czasu finalnej obróbki cieplnej (wygrzewania izotermicznego). W badaniach zwrócono uwagę na wpływ segregacji pierwiastków stopowych i domieszkowych na właściwości ochronne blach. W wyniku zastosowania temperatury wygrzewania w zakresie 210-225°C (temperatura MS = ok. 200°C dla szybkości chłodzenia 1-2 °C/s) i czasu odpowiednio w przedziale 120-70 godzin uzyskano następujące właściwości mechaniczne materiału: Rp0,2 1400-1500 MPa, Rm 2000-2150 MPa; A 10-13%; KV (w temp. otoczenia) 10-16 J oraz twardość 590-610 HV10 (53-54 HRC). Mikrostrukturę blach stanowił bezwęglikowy nanobainit listwowy oraz austenit resztkowy w ilości 10-21%. W testach ostrzałem zastosowano blachy o grubości 6,3 i 7,5 mm oraz amunicję 5,56x45 mm M193 i 7,62x51 mm API BZ. Na podstawie wyników tych testów oraz badań mikrostruktury w miejscach ostrzału stwierdzono występowanie zjawisk świadczących o wysokiej skuteczności ochronnej badanych blach, przejawiających się dużą zdolnością do pochłaniania i rozpraszania energii pocisku bez skłonności do pękania. Na podstawie wyników badań właściwości mechanicznych i testów ostrzałem blach eksperymentalnych, opracowano skład chemiczny stali nanostrukturalnej bainitycznej, dostosowany do wykonania w warunkach przemysłowych blach o grubości w zakresie 6-8 mm. Przeprowadzono analizę możliwości obniżenia masy opancerzenia kontenera na podstawie wyników badań blach ze stali nanostrukturalnej wytworzonych w warunkach półprzemysłowych. Na podstawie analizy konstrukcji i warunków użytkowania kontenera wskazano obszary newralgiczne z punktu widzenia ochrony balistycznej, które poddane będą testom ostrzałem. Badania balistyczne zostaną wykonane na segmentach kontenera reprezentujących wytypowane obszary newralgiczne.

An innovative armour system containing plates made of nanostructured bainite steel is under development to improve operating properties of a light armoured observation-protective container (LAOC) providing the 2nd protection level according to STANAG 4569. Armour system solution of the container has been modified because the new plates have different mechanical and technological properties than currently used armour plates. The paper presents results of investigation of material characteristics and firing tests of plates made of nanostructured steel in the semi-industrial scale. To optimise parameters of heat treatment of the plates the kinetics of phase transformation was examined, and mechanical properties were measured, and changes in microstructure in the area of projectile interaction at firing tests were analysed for different variants of treatment. The reported investigations precede the industrial scale production process for plates made of the new grade steel designed for the armour system of LAOC. Optimisation of mechanical properties of the plates has been carried out by selection of such production parameters as chemical composition of the steel, hot working, interprocess heat treatment and temperature and time of final heat treatment (isothermal annealing). Effect of primary segregation of alloying and residual elements on protective properties of the plates is indicated. As a result of applying the annealing temperature in the range of 210-225°C (Ms temperature is ca. 200°C at cooling rate 1-2°C/s) and time in the range of 120-70 hours respectively, the following properties have been achieved: YS0.2 (yield strength) 1400-1500 MPa; UTS (ultimate tensile strength) 2000-2150 MPa; TE (total elongation) 10-13%, impact toughness KV at room temperature 10-16 J and hardness 590-610 HV (53-54 HRC). Microstructure of the plates consists of carbide free lathy nanobainite and 10-21% (volume fraction) of retained austenite. Plates of thickness 6.3 and 7.5 mm and ammunition type of 5.56x45 mm M193 and 7.62x51 mm API BZ have been used in the firing tests. Based on results of firing tests and microstructure examination in the area of projectile interaction the phenomena have been identified indicating high efficiency of ballistic protection of investigated plates, manifested by high ability to absorption and dissipation of projectile energy without susceptibility to cracking. Based on the results of mechanical properties measurements and firing tests a chemical composition of the nanostructured bainitic steel adjusted for industrial production of plates of thickness in the range of 6-8 mm has been developed. An analysis of container armour system mass reduction possibility, basing on results of investigation of the nanostructured bainite steel plates made in the semi-industrial scale, has been carried out. Basing on the analysis of the container construction and operational conditions some sensitive areas of ballistic protection have been specified to be subjected to firing tests. Ballistic examination will be carried out using the container segments representing the selected sensitive areas.