9414912769

Prace IMŻ 1 (2010) Badania dynamicznych właściwości mechanicznych stali... 119

Tablica 1. Skład chemiczny stali badanych dynamicznie, % masowe

Table 1. Chemical composition of steels tested under high strain ratę loading, wt.%

Alm

0,013

0,10

<0,10    17,5    12,10

nia. Przykładem tego typu materiałów mogą być stale stosowane na korpusy, które są poddawane dynamicznym obciążeniom wynikającym z szybko narastającego wewnątrz nich wysokiego ciśnienia gazów. W niniejszym artykule zostały przedstawione wyniki badań przeprowadzonych dla tego typu stali, które zostały opracowane w Instytucie Metalurgii Żelaza. Do testów wytypowano trzy gatunki stali: 15HGMV, N18K9M5Ts oraz N18K12M4Ts, dla których wyznaczono parametry określające statyczne i dynamiczne właściwości wytrzymałościowe i plastyczne. Wyznaczenia tych parametrów dokonano zgodnie z metodyką testu Taylora i elektromagnetycznej metody pierścieniowej oraz za pomocą aparatury badawczej będącej na wyposażeniu Wojskowej Akademii Technicznej.

Tablica 2. Właściwości mechaniczne badanych stali Table 2. Mechanical properties of tested steels

Materiał

15HGMV

N18K9M5Ts

N18K12M4Ts

R_0J

IMPal

1091

1714

2236

R,„

[MPal

1155

1779

2318

[%1

17,5

9,1

7,0

A„ Twardość [%] [HRC]

2,3__32

1,9__53_

1,8    55

*statyczne wydłużenie równomierne

Wyjściową mikrostrukturę badanych stali przedstawiono na rys. 1. W stali 15HGMV (rys. la) występuje martenzyt odpuszczony, natomiast w stalach N18K9M5Ts (tys. Ib) i N18K12M4Ts (tyś. lc) występuje listwowy martenzyt bezwęglowy oraz fazy międzymetaliczne.

2. METODYKA BADAŃ

2.1. CHARAKTERYSTYKA MATERIAŁOWA STALI STOSOWANYCH NA KORPUSY

Badaniom właściwości dynamicznych poddano nie-znormalizowane gatunki stali będące w fazie optymalizacji w IMZ: 15HGMV do ulepszania cieplnego oraz dwa gatunki stali maraging w odmianie superczystej N18K9M5Ts (MS300) i N18K12M4Ts (MS350). Wyniki analizy składu chemicznego badanych stali przedstawiono w tablicy 1.

Badania stali 15HGMV wykonano na próbkach wygrzewanych w temperaturze 970°C przez 30 minut, hartowanych w oleju, a następnie odpuszczonych w temperaturze 660°C przez 120 minut i chłodzonych w powietrzu.

Badania stali N18K9M5Ts i stali N18K12M4Ts wykonano na próbkach przesycanych w temperaturze 820°C przez 30 minut, chłodzonych w powietrzu, a następnie starzonych w temperaturze 490°C przez 180 minut i chłodzonych w powietrzu. Statyczne właściwości mechaniczne badanych stali przedstawiono w tablicy 2.

2.2. ZASTOSOWANE METODY WYZNACZANIA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNYCH STALI

Oszacowanie dynamicznej granicy plastyczności stali wykonano bazując na teorii opracowanej przez G. Taylora 12] w 1948 roku. Dzięki tej teorii jest możliwe określenie dynamicznej granicy plastyczności materiału wyłącznie na podstawie wyników pomiarów geometrycznych próbki walcowej po jej zderzeniu z twardą, nieodkształcalną tarczą (płytą) oraz znajomości gęstości materiału walca i prędkości jego zderzenia z tarczą [2]. Pierwotna postać teorii Taylora doczekała się licznych modyfikacji, dzięki czemu zwiększono dokładność określania dynamicznych naprężeń występujących podczas plastycznego płynięcia w warunkach testu uderzeniowego. Jedną z takich modyfikacji jest model opracowany przez Jonsa i innych 131, który został wykorzystany w niniejszej pracy do wyznaczania dynamicznej granicy plastyczności badanych materiałów.

Badania przeprowadzono na stanowisku przedstawionym na rys. 2. Jest to stanowisko, które standardowo wykorzystywane jest do badań balistycznych pocisków, i które zostało także przystosowane do warunków wymaganych w teście Taylora.

Rys. 1. Wyjściowa mikrostruktura badanych stali: a) 15HGMV, b) N18K9M5Ts, c) N18K12M4Ts Fig. 1. The initial microstructure of the tested steels: a) 15HGMY, b) N18K9M5Ts, c) N18K12M4Ts