9414912768

118    Prace IMŻ 1 (2010)

Jacek JANISZEWSKI, Józef GACEK Wojskowa Akademia Techniczna Marek BURDEK, Jerzy STĘPIEŃ Instytut Metalurgii Żelaza im St. Staszica

BADANIA DYNAMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STALI STOSOWANYCH NA KORPUSY

W referacie przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych trzech gatunków stali, które zostały opracowane w celu ich zastosowania na korpusy urządzeń produkcji specjalnej. W pracy dokonano oceny właściwości fizykomechanicz-nych badanych stali zarówno w warunkach statycznego, jak i dynamicznego odkształcenia. Badania dynamiczne z szybkością odkształcenia rzędu 10* s* wykonano z zastosowaniem metodyki testu Taylora oraz testu pierścieniowego. Określono między innymi dynamiczną granicę plastyczności oraz wyznaczono parametry określające dynamiczne właściwości plastyczne badanych stali. W referacie zawarto także analizę porównawczą wyników otrzymanych podczas badań statycznych i dynamicznych oraz dokonano oceny właściwości mechanicznych badanych stali w kontekście ich przydatności do produkcji części urządzeń eksploatowanych w ekstremalnych warunkach obciążenia.

Słowa kluczowe: stale na korpusy, test Taylora, metoda pierścieniowa, właściwości dynamiczne materiałów

TESTS OF MECHANICAL PROPERTIES OF CASING STEELS AT HIGH STRAIN RATĘ CONDITIONS

The results of experimental tests of three types of casing steels were presented in the paper; the paper includes also examination of physical and mechanical properties of steels tested both in static and high-strain-rate loading condi-tions. The dynamie tests with strain ratę of 10* s * were performed with application of the Taylor impact test and expanding ring test methodology. These methods allowed among other to determine dynamie yield stress and some pa-rameters characterizing the ductility of tested steels under high ratę of strain. This paper includes also a comparatiue analysis of results obtained during static and dynamie experiments, as well as assessment of mechanical properties of the examined steels in view of their usability in manufacturing of machinę parts operated under extreme loading conditions.

Keywords: casing steels, Taylor impact test, expanding ring test, high strain ratę properties of materials

1. WPROWADZENIE

Przebieg deformacji plastycznej materiałów w warunkach dynamicznego odkształcenia różni się zasadniczo od odkształcenia quasi-statycznego. Deformacja dynamiczna jest przede wszystkim efektem zjawisk falowych zachodzących w odkształcanym materiale, przy czym na przebieg odkształceń mają ponadto wpływ siły inercji ujawniające się w trakcie tego procesu II], Reakcja materiału na odkształcenie plastyczne zachodzące z szybkością odkształcenia większą niż 10³ s'¹ także może diametralnie odbiegać od zachowania w warunkach quasi-statycznego odkształcenia. Dominującym mechanizmem występującym podczas plastycznych odkształceń dynamicznych jest bliźniakowanie II]. Między innymi dlatego, w przypadku większości materiałów obciążonych dynamicznie obserwuje się zazwyczaj stopniowy wzrost ich wytrzymałości, w miarę zwiększania się szybkości deformacji. Wielkość przyrostu wytrzymałości oraz charakter jej zmian w funkcji szybkości odkształcenia zależy od bardzo wielu czynników, które ogólnie określają właściwości fizyczne badanego materiału (np. gęstość, typ struktuiy wewnętrznej), jego stan metalurgiczny (np. wielkość ziarna, stopień zanieczyszczenia) oraz warunki obciążenia dynamicznego (np. szybkość i intensywność odkształcenia).

Złożoność mechanizmów rządzących przebiegiem odkształceń dynamicznych oraz trudności w przewidywaniu reakcji materiału na obciążenie dynamiczne jedynie na podstawie danych otrzymanych za pomocą standardowych, statycznych metod badawczych, zmusza naukowców do sięgania po niekonwencjonalne techniki eksperymentalne. Obecnie do najczęściej stosowanych metod dynamicznych należą: dzielony pręt Hopkinsona (ang. split Hopkinson pressure bar), test Taylora (ang. Taylor impact test), test płytowy (ang. piąte impact test) oraz test pierścieniowy (ang. expan-ding ring test).

Wyznaczanie dynamicznych właściwości mechanicznych ma szczególne znaczenie w przypadku materiałów, które zostały opracowane w celu ich zastosowania na części mechanizmów lub urządzeń przewidzianych do eksploatacji w warunkach dynamicznego obciążę-