BADANIA_STALI_PANCERNYCH_W_ASPEKCIE_ICH_SKUTECZNOSCI_OCHRONNEJ.pdf

8
110 Prace IMŻ 1 (2010) Lech STARCZEWSKI Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, Sulejówek; Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Nauk Technicznych Stanisław SZCZĘCH Huta Stalowa Wola-Huta Stali Jakościowych S.A Dariusz TUDYKA Wojskowe Zakłady Mechaniczne S.A., Siemianowice Śląskie BADANIA STALI PANCERNYCH W ASPEKCIE ICH SKUTECZNOŚCI OCHRONNEJ Podstawowym kryterium oceny właściwości funkcjonalnych stosowanych w budowie pojazdów wojskowych blach pancernych jest ich odporność na przebicie pociskami przeciwpancernymi. W prowadzonych badaniach, zastosowano metodę wyznaczenia krytycznej prędkości uderzenia pocisku w badaną blachę, dla której zachodzi prawdopodobień- stwo 50% skuteczności ochronnej – kryterium V50. W referacie zostanie opisana metodyka badań i sposób wyznacza- nia krytycznej prędkości V50. Zostaną przedstawione, niepublikowane dotychczas, wyniki badań uzyskane dla blach pancernych o grubościach od 3,5 do 8 mm ostrzelanych pociskami przeciwpancernymi kalibru 7,62 mm. Uzyskane wartości krytycznych prędkości zostaną zestawione z wynikami badań właściwości mechanicznych i budowy struktu- ralnej blach. Słowa kluczowe: blachy pancerne, obróbka cieplna, mikrostruktura, własności mechaniczne, własności balis- tyczne TESTS OF ARMOUR STEELS IN VIEW OF THEIR PROTECTIVE EFFICIENCY Resistance to perforation by armour-piercing missiles is a fundamental criterion in assessment of the functional properties of armour plates used in construction of the military vehicles. The method of determination of the critical velocity of missile hit into the examined plate, with 50% probability of protective effectiveness – V50 criterion was ap- plied in the concerned research. The paper will present the methodology of research and manner of determining the critical velocity V50. The hitherto unpublished results of research will be presented, obtained for armour plates of thickness from 3.5 mm to 8 mm, shot with armour-piercing missiles, calibre 7.62 mm. The achieved values of critical velocities shall be compared with results of mechanical properties tests and examination of structural composition of plates. Keywords: armour plates, heat treatment, microstructure, mechanical properties, ballistic properties 1. WPROWADZENIE Pomimo intensywnego rozwoju niemetalowych ma- teriałów konstrukcyjnych, stale pancerne są nadal podstawowym materiałem współczesnych pancerzy warstwowych. Doświadczenia wojenne ostatnich kon- iktów dowodzą również, że stal jest najtańszym i sku- tecznym materiałem na osłony, a połączona z laminata- mi zbrojonymi włóknami z osnową polimerową – dobrą osłoną przeciwodłamkową. Wprowadzenie nowych gatunków stali, czystość wy- topów, nowoczesne obróbki pozapiecowe i możliwość sterowania właściwościami w czasie produkcji, powo- duje uzyskiwanie przez blachy pancerne wyższych wy- trzymałości i bardziej stabilnych właściwości. Szczegól- nie pożądany jest wzrost udarności, przy zachowaniu plastyczności stali. W podstawowej klasykacji wyróż- nia się dwa rodzaje homogenicznych blach pancernych. Blachy o średniej twardości, tj. według umownego po- działu o twardości 300–380HB (często określane jako RHA) oraz o wysokiej i bardzo wysokiej twardości, tj. z przedziału 500–600HB, a nawet 650HB. Blachy o średniej twardości są wytwarzane z gatun- ków stali nisko i średniostopowych. Obróbka cieplna tych blach polega na ulepszaniu cieplnym składającym się z hartowania w wodzie (w sposób zanurzeniowy lub natryskiem) lub w oleju i następnego odpuszczania, zwykle w temperaturze z zakresu 180–300°C lub 500- 600°C. Materiał tych blach cechuje odpowiednio wyso- ka ciągliwość, przy jednocześnie niskiej temperaturze przejścia w stan kruchy. Natomiast na blachy o wysokiej twardości (480–550HB) i o bardzo wysokiej twardości (powyżej 550HB) stosuje się również gatunki stali nisko i średniostopowych z tym, że są one ulepszane cieplnie

Transcript of BADANIA_STALI_PANCERNYCH_W_ASPEKCIE_ICH_SKUTECZNOSCI_OCHRONNEJ.pdf

  • 110 Prace IM 1 (2010)

    Lech STARCZEWSKI

    Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, Sulejwek; Uniwersytet Warmisko-Mazurski, Wydzia Nauk Technicznych

    Stanisaw SZCZCH

    Huta Stalowa Wola-Huta Stali Jakociowych S.A

    Dariusz TUDYKA

    Wojskowe Zakady Mechaniczne S.A., Siemianowice lskie

    BADANIA STALI PANCERNYCH W ASPEKCIE ICH SKUTECZNOCI OCHRONNEJ

    Podstawowym kryterium oceny waciwoci funkcjonalnych stosowanych w budowie pojazdw wojskowych blach pancernych jest ich odporno na przebicie pociskami przeciwpancernymi. W prowadzonych badaniach, zastosowano metod wyznaczenia krytycznej prdkoci uderzenia pocisku w badan blach, dla ktrej zachodzi prawdopodobie-stwo 50% skutecznoci ochronnej kryterium V50. W referacie zostanie opisana metodyka bada i sposb wyznacza-nia krytycznej prdkoci V50. Zostan przedstawione, niepublikowane dotychczas, wyniki bada uzyskane dla blach pancernych o grubociach od 3,5 do 8 mm ostrzelanych pociskami przeciwpancernymi kalibru 7,62 mm. Uzyskane wartoci krytycznych prdkoci zostan zestawione z wynikami bada waciwoci mechanicznych i budowy struktu-ralnej blach.

    Sowa kluczowe: blachy pancerne, obrbka cieplna, mikrostruktura, wasnoci mechaniczne, wasnoci balis-tyczne

    TESTS OF ARMOUR STEELS IN VIEW OF THEIR PROTECTIVE EFFICIENCY

    Resistance to perforation by armour-piercing missiles is a fundamental criterion in assessment of the functional properties of armour plates used in construction of the military vehicles. The method of determination of the critical velocity of missile hit into the examined plate, with 50% probability of protective effectiveness V50 criterion was ap-plied in the concerned research. The paper will present the methodology of research and manner of determining the critical velocity V50. The hitherto unpublished results of research will be presented, obtained for armour plates of thickness from 3.5 mm to 8 mm, shot with armour-piercing missiles, calibre 7.62 mm. The achieved values of critical velocities shall be compared with results of mechanical properties tests and examination of structural composition of plates.

    Keywords: armour plates, heat treatment, microstructure, mechanical properties, ballistic properties

    1. WPROWADZENIE

    Pomimo intensywnego rozwoju niemetalowych ma-teriaw konstrukcyjnych, stale pancerne s nadal podstawowym materiaem wspczesnych pancerzy warstwowych. Dowiadczenia wojenne ostatnich kon-fl iktw dowodz rwnie, e stal jest najtaszym i sku-tecznym materiaem na osony, a poczona z laminata-mi zbrojonymi wknami z osnow polimerow dobr oson przeciwodamkow.

    Wprowadzenie nowych gatunkw stali, czysto wy-topw, nowoczesne obrbki pozapiecowe i moliwo sterowania waciwociami w czasie produkcji, powo-duje uzyskiwanie przez blachy pancerne wyszych wy-trzymaoci i bardziej stabilnych waciwoci. Szczegl-nie podany jest wzrost udarnoci, przy zachowaniu plastycznoci stali. W podstawowej klasyfi kacji wyr-

    nia si dwa rodzaje homogenicznych blach pancernych. Blachy o redniej twardoci, tj. wedug umownego po-dziau o twardoci 300380HB (czsto okrelane jako RHA) oraz o wysokiej i bardzo wysokiej twardoci, tj. z przedziau 500600HB, a nawet 650HB.

    Blachy o redniej twardoci s wytwarzane z gatun-kw stali nisko i redniostopowych. Obrbka cieplna tych blach polega na ulepszaniu cieplnym skadajcym si z hartowania w wodzie (w sposb zanurzeniowy lub natryskiem) lub w oleju i nastpnego odpuszczania, zwykle w temperaturze z zakresu 180300C lub 500-600C. Materia tych blach cechuje odpowiednio wyso-ka cigliwo, przy jednoczenie niskiej temperaturze przejcia w stan kruchy. Natomiast na blachy o wysokiej twardoci (480550HB) i o bardzo wysokiej twardoci (powyej 550HB) stosuje si rwnie gatunki stali nisko i redniostopowych z tym, e s one ulepszane cieplnie

    Jubileusz.indb 110 13.04.2010 19:19:18

  • 111Prace IM 1 (2010) Badania stali pancernych w aspekcie ich skutecznoci ochronnej

    z niskotemperaturowym odpuszczaniem. Ponadto s stosowane gatunki stali do ulepszania cieplnego, wy-kazujce tzw. twardo wtrn podczas odpuszczania w zakresie temperatury 500600C, stale dwufazowe czy te drogie, wysokostopowe typu maraging. Wybr skadu chemicznego stali i sposobu obrbki cieplnej jest zaleny od konkretnego zastosowania, uwzgldniajce-go takie cechy, jak: odporno balistyczna (kuloodpor-no, odporno na uderzenia dynamiczne) grubo blach, twardo, zdolno do spawania i inne.

    W ostatnich 10 latach zintensyfi kowano prace nad blachami o zrnicowanej twardoci na przekroju po-przecznym. Technologi pozwalajc na otrzymywanie takich blach pancernych jest jednostronne lub dwu-stronne hartowanie na okrelon gboko w prasie hartowniczej z nastpnym niskim odpuszczaniem. In-nym sposobem zrnicowania twardoci na przekroju poprzecznym blach jest utwardzanie warstwowe.

    Aktualnie w wiecie trwaj intensywne prace nad produkcj cienkich (1,53,0 mm) stalowych blach pan-cernych z nowych pfabrykatw wyjciowych, w celu znacznego obnienia masy pancerzy.

    W Polsce do 2000 r. nie byy produkowane sta-le pancerne speniajce wymagania normy MIL-A-46100E(MR). Zapotrzebowanie krajowe na stale pan-cerne o wyszej wytrzymaoci ni dotychczas produko-wana stal w gat. 2P, spowodowao uruchomienie prac B+R, w wyniku ktrych powstay produkty speniajce wymagania ww. normy i swoimi waciwociami me-chaniczno-funkcjonalnymi rwnowane wysokojako-ciowym produktom renomowanych fi rm. Skad che-miczny nowo opracowanych gatunkw stali odpowiada kryterialnym poziomom podstawowych pierwiastkw stopowych okrelonym w normie MIL-A-46100 E(MR). Cech wspln, ale i rnic bya % zawarto boru. Bor jest pierwiastkiem, ktry korzystnie wpywa na hartowno stali.

    W tablicy 1 zestawiono waciwoci mechaniczne blach z najbardziej rozpowszechnionych gatunkw sta-li pancernych z uwzgldnieniem odpowiednikw kra-jowych.

    Blachy pancerne po odpowiedniej obrbce cieplnej powinny charakteryzowa si przede wszystkim wy-magan twardoci na powierzchni i w rdzeniu. Roz-rzut twardoci w obrbie arkusza lub elementu obro-bionego cieplnie jest okrelony w WT odbioru i wedug np. GOST 21967, MIL-A-46100E(MR), MIL-A-12560H (MR) nie powinien by wikszy ni wynikajcy z r-nicy rednicy odciskw (przy obcieniu 3000 kG) wy-noszcej 0,15 mm. Ponadto powinny mie moliwie wysok umown granic plastycznoci Rp01,02 w sto-sunku do granicy wytrzymaoci, dobr plastyczno okrelon wydueniem wzgldnym A5 prbek wytrzy-maociowych lub wynikiem prby zginania na trzpie-niu o okrelonej rednicy d do okrelonego kta, ma anizotropowo waciwoci mechanicznych w kierunku wzdunym i poprzecznym do kierunku wal-cowania, nisk temperatur przejcia w stan kruchy, ktrego kryterium stanowi minimalna warto udar-noci w temperaturze badanej (-40C lub -50C), rw-nomiern mikrostruktur martenzytu odpuszczonego lub sorbitu bez wydziele skadnikw strukturalnych obniajcych waciwoci mechaniczne (ferryt, bainit) oraz dobr spawalno w przypadku stosowania blach na kaduby pojazdw opancerzonych.

    Wymagania naley rozpatrywa w dwch aspek-tach: odpowiednich waciwoci materiaowych (skad chemiczny, mikrostruktura, parametry wytrzymaoci mechanicznej) oraz waciwoci uytkowych (funkcjo-nalnych). W pierwszym przypadku istotnymi czynni-kami s: powtarzalny skad chemiczny gatunku stali majcy wpyw na stabilno rwnowanika wgla, ja-ko procesu walcowania z wskim zakresem tolerancji temperatury i gniotw w procesie walcowania, ulepsza-

    Tablica 1. Waciwoci mechaniczne wybranych blach pancernych [1]

    Table 1. Mechanical properties of the selected armour plates [1]

    Gatunek stali Grubo blachy[mm]Rp0,2

    [MPa]Rm

    [MPa]A5[%]

    Praca amania [J]ISOV 40C

    HB

    XH 129 425 1400 1700 14 477534

    Armox 500T 6,13 1300 15001750 8 20 480540

    Armox 560T do 100 1300 16001900 7 15 530580

    Armox 440T do 50 1100 12501550 10 30 420480

    Hardox 400 do 50 1000 1250 10 30 360440

    Hardox 500 do 50 1300 1550 8 25 450530

    Weldox 900E do 25 960 1060 14 30

    2P (wg GOST-21967) do 25 ok 1350 ok. 1600 10 ok. 20 444514

    450 PM do 20 1217 1483 12,5 30 430

    30 PM do 20 1300 1600 8 20 460540

    ARMSTAL 550 do 20 1600 1900 7 15 550

    HCM 480 MILAR 840 1250 14501750 8 min. 20 480520

    HCM 580 MILAR 840 1500 2000 7 min. 12 580620

    Gatunki PM 450; 30 PM; ARMSTAL 550 oraz HCM 480 MILAR, HCM 580 MILAR s krajowymi odpowiednikami gat. Armox 440T, Armox 500T, Armox 560T.

    Jubileusz.indb 111 13.04.2010 19:19:18

  • 112 Prace IM 1 (2010)Lech Starczewski, Stanisaw Szczch, Dariusz Tudyka

    nie cieplne z wskim zakresem tolerancji temperatury zarwno w procesie hartowania, jak i odpuszczania. Powysze procesy s trudne do jednoznacznego zdefi -niowania ze wzgldu na rnorodno gatunkw stali i warunkw technologicznych produkcji w hucie i wal-cowni. Funkcj wynikow s optymalne parametry wy-trzymaociowe blach pancernych (tablica 2). W drugim przypadku oczekuje si uzyskania moliwie najlepszych (wysokich) waciwoci balistycznych (kulo- i odamko-odpornoci) oraz technologicznych (zdolno do gicia, spawalno, stabilno wymiarw grubo, stabilno bdw ksztatu pasko, falisto, sierpowato oraz jako powierzchni blachy).

    Celem prowadzonych bada byo wykazanie, e za-stosowane parametry ulepszania cieplnego, umoliwiy otrzymanie mikrostruktury blach pancernych wykona-nych ze stali zawierajcej bor, o korzystnych, wysokich waciwociach mechanicznych i jednoczenie wysokich waciwociach balistycznych.

    Prezentowany artyku, ma charakter pewnego pod-sumowania wczeniejszych wynikw bada wasnych, zintegrowanego zespou kilku jednostek w ramach konsorcjum naukowo-przemysowego, majcych na celu opracowanie krajowej stali pancernej speniajcej wymogi NATO [1, 2, 4, 5, 7].

    2. BADANIA MIKROSTRUKTURY I WACIWOCI MECHANICZNYCH WYBRANYCH BLACH PANCERNYCH

    Z przeprowadzonej analizy skadu chemicznego dla dwch gatunkw stali: 30 PM i MILAR 480 HCM w od-niesieniu do MIL-A-46100 E(MR) tablica 3 wynika, e pomimo rnic w iloci niektrych pierwiastkw stopowych, cech wspln ww. gatunkw jest zbliona zawarto boru. Poniewa stal 30 PM charakteryzuje si wiksz zawartoci chromu, to przy podobnej iloci boru powinna w wyniku obrbki cieplnej hartowa si do wyszych twardoci. Ta waciwo jest korzystna z punktu widzenia kuloodpornoci. Z tego te wzgldu, ten gatunek stali wytypowano do dalszych bada. Kon-centrowano si w nich na postaci martenzytu w struk-turze i wartoci granicy plastycznoci, co ma zasadni-czy wpyw na udarowe pkanie.

    W wyniku wykonanych bada dylatometrycznych opracowano krzywe CTPc przemian fazowych oraz wyznaczono temperatur przemian Ac3, Ac1 i Ms. Na tej podstawie zweryfi kowano technologi obrbki ciepl-nej blach pancernych. Przeprowadzone eksperymenty z rn prdkoci chodzenia wykazay zmienno mi-

    Tablica 2. Wymagania waciwoci mechanicznych blach pancernych wg MIL-A-12560H (MR) i MIL-A-46100 E(MR)

    Table 2. Requirements as to the mechanical properties of armour plates according to MIL-A-12560H (MR) and MIL-A-46100 E(MR)

    Parametr wytrzymaociowyTwardo HB1)

    370430 420480 480540 >550

    Rm [N/mm2]2) min. 1250 12501550 14501750 >1600

    Rp02 [N/mm2]2) min. 1000 min. 1100 min. 1250 >1250

    A5 [%]2) min. 10 min. 10 min. 8 min. 8

    Charpy-V (40C) [J]3) min. 45 min. 30 min. 20 min. 151) twardo Brinella wg PN-EN ISO 6506-1; 2) wytrzymao na rozerwanie wg PN-EN10002-1 3) udarno Charpyego wg PN-EN 10045 -1

    Rys. 1. Wykres przemian fazowych stali 30 PM chodzonej w sposb cigy z temperatury austenityzowania 860C po wytrzy-maniu w niej w czasie 1200 s [3]

    Fig. 1. Diagram of phase transformations of 30PM steel subject to continuous cooling from the austenitizing temperature of 860C after remaining for 1200 s in the said temperature [3]

    Jubileusz.indb 112 13.04.2010 19:19:18

  • 113Prace IM 1 (2010) Badania stali pancernych w aspekcie ich skutecznoci ochronnej

    a) b)

    c) d)

    e)

    Rys. 2. Mikrostruktura stali 30 PM po chodzeniu cigym z temperatury 860C z rn szybkoci: maksymaln (martenzyt), b) 1C/s (martenzyt+bainit), c) 10C/min (bai-nit), d) 1C/min (bainit+ferryt+perlit), e) 0,5C/min (perli-t+ferryt) [3]

    Fig. 2. Microstructure of 30 PM steel following continuous cooling from the temperature of 860C at various cooling rate: maximum (martensite), b) 1C/s (martensite+bainite), c) 10C/min (bainite), d) 1C/min (bainite+ferrite+pearlite), e) 0.5C/min ( pearlite+ferrite) [3]

    Tablica 3. Skad chemiczny analizowanych gatunkw stali pancernych [2, 4]

    Table 3. Chemical composition of the analyzed armour plates steel grades [2, 4]

    Gatunek stali Warunki Techniczne

    Skad chemiczny [%]

    Cmax

    Mnmax

    Simax

    Pmax

    Smax

    Nimax

    Crmax

    Mo max

    Bmax

    Cumax

    Vmax

    Timax

    wg MIL-A46100E(MR) 0,32 nie-limit.nie-

    limit. 0,02 0,01nie-

    limit.nie-

    limit.nie-

    limit. 0.003 0,25nie-

    limit. 0,1

    MILAR 480HCM WT/01/04/2007 0,30 1,00 0,35 0.015 0,005 1,00 0,70 0,40 0,003 0,25 0,1 0,01

    30 PM WT/01/WB/2005 0,30 1,20 0,50 0,015 0,01 1,10 0,90 0,25 0,003 0,20 0,1 0,05

  • 114 Prace IM 1 (2010)Lech Starczewski, Stanisaw Szczch, Dariusz Tudyka

    krostruktury i pozwoliy okreli zakres otrzymywania struktury martenzytycznej. Wykres przemian fazo-wych stali 30 PM podczas chodzenia cigego z tempe-ratury 860C przedstawiono na rys. 1. Natomiast mi-krostruktury wystpujce w stali po chodzeniu z rn szybkoci ilustruje rys. 2.

    Mikrostruktura zmienia si wraz ze zmniejszaniem szybkoci chodzenia, od martenzytycznej (rys. 2a) poprzez martenzytyczno-bainityczn (rys. 2b), baini-tyczn (rys. 2c), bainityczno-ferrytyczno-perlityczn (rys. 2d) do perlityczno-ferrytycznej (rys. 2e). Badania prowadzono dla stopu o skadzie chemicznym podanym w tablicy 3. Badania dylatometryczne wykonywano na prbkach cylindrycznych o wymiarach: rednica ze-wntrzna 4 mm, rednica wewntrzna 2 mm, dugo 10,0 mm. Parametry austenityzowania byy nastpu-jce: czas nagrzewania 180 s, temperatura 860C, czas wygrzewania 1200 s.

    Badania waciwoci mechanicznych blach o grubo-ci 3 i 6 mm wykonane na prbkach wzdunych i po-przecznych odpuszczonych w zakresie temperatury 180430C wykazay, e wraz ze wzrostem tempera-tury odpuszczania powyej 180C nastpuje wyrany spadek Rm i Rp0,2. Wysze wartoci Rm i Rp0,2 uzyska-no dla blach o gruboci 8 i 10 mm. Warto wyduenia A5 prawie nie ulegaa zmianie przy zmianie tempera-tury odpuszczania. Warto przewenia nieznacznie rosa ze wzrostem temperatury odpuszczania do 280C, a nastpnie utrzymywaa si w przyblieniu na staym poziomie. Waciwoci mechaniczne blach uzyskane na prbach pobranych poprzecznie i wzdunie do kie-runku walcowania nie wykazay wikszych rnic, co wskazuje na ich ma anizotropi. Udarno blach ba-dana w temperaturze otoczenia na prbkach odpusz-czonych w rnej temperaturze zawarta bya w grani-cach od 40 do 60 J/cm2. Najwysze wartoci uzyskano

    na prbkach odpuszczonych w temperaturze 190C. Prby udarnoci w temperaturze ujemnej wykonano na prbkach odpuszczonych w temperaturze 190C. Wyniki zawieray si w granicach od 40 do 58 J/cm2. Nie stwierdzono istotnych rnic midzy wynikami udarnoci z blach o gruboci 6 i 10 mm. Na rys. 3 zesta-wiono wyniki otrzymanych waciwoci mechanicznych dla blach ze stali 30PM w odniesieniu do waciwoci okrelonych jako oglne dla stali 2P i Armox [www.ar-moxplate.com].

    3. BADANIA WACIWOCI BALISTYCZNYCH

    Celem bada balistycznych byo potwierdzenie pra-widowoci dobranych parametrw obrbki cieplnej blach, w wyniku ktrych wytworzona posta struktu-ry martenzytycznej charakteryzuje si korzystnymi (wysokimi) waciwociami ochronnymi. Do oceny tych waciwoci zastosowano metod wyznaczania grani-cy balistycznej V50. Badania przeprowadzono zgodnie z MIL-STD-662F :1997 Blachy pancerne wyznacza-nie V50, w ktrym to zakresie wykorzystano postano-wienia dokumentu standaryzacyjnego NATO Stanag 2920 Balistyczna metoda bada pancerzy indywidu-alnych.

    Granic balistyczn V50 wyznacza si jako redni arytmetyczn z trzech najwyszych wartoci prdko-ci uderzenia powodujcych czciowe przebicie oraz trzech najniszych wartoci prdkoci uderzenia powo-dujcych cakowite przebicie, przy spenieniu wymaga-nia, e rnica midzy tymi wartociami nie przekra-cza 40 m/s. Jeeli warto rnicy prdkoci przekracza 40 m/s, badanie naley kontynuowa a do uzyskania piciu najwyszych i piciu najniszych wartoci prd-

    Rys. 3. Porwnanie wasnoci mechanicznych wybranych blach pancernych [2,6]. Wartoci dla stali Armox 440 T i 500 T s okrelone w ofertach jako minimalne, za wartoci dla stali 30 PM i 2P s wartociami zmierzonymi

    Fig. 3. Comparison of the mechanical properties of selected armour plates [2,6]. Values for Armox 440 T steel and 500 T steel are determined in the offers as the minimum, while values for 30 PM and 2P steel constitute the measured fi gures

  • 115Prace IM 1 (2010) Badania stali pancernych w aspekcie ich skutecznoci ochronnej

    koci uderzenia, o rnicy nie przekraczajcej 50 m/s. W przypadku gdy jest to nieosigalne (rnica jest wiksza), naley kontynuowa badanie a do uzyska-nia siedmiu najwyszych i siedmiu najniszych warto-ci prdkoci uderzenia o rnicy nie przekraczajcej 60 m/s. Jeeli najwysza prdko powodujca czcio-we przebicie przewysza najnisz prdko powodu-jc cakowite przebicie o wicej ni 60 m/s, bada nie kontynuuje si dla tej partii prbek. Na rys. 4 przedsta-wiono ilustracj grafi czn metody wyznaczania granicy balistycznej V50.

    Rys. 4. Metoda wyznaczania granicy balistycznej V50 wg Stanag 2920; 'v przedzia zmian prdkoci uderzenia [m/s], VD warto prdkoci, przy ktrej nie zachodzi przebicie prbki [m/s], VG warto prdkoci, przy ktrej zachodzi przebicie prbki [m/s]

    Fig. 4. Method of determining the ballistic limit V50 accor-ding to Stanag 2920; 'v range of variations in the velocity [m/s], VD velocity at which the sample is not perforated [m/s], VG velocity at which the sample is perforated [m/s]

    Przedmiotem bada balistycznych byy prbki wy-cite z arkuszy walcowanych i ulepszanych cieplnie stalowych blach pancernych gat. 30 PM o wymiarach 3500500 mm, 6500500 mm, 8500500 mm. Ulepszanie cieplne prowadzono z odpuszczaniem w za-kresie temperatury 180190C. W tablicy 4 zestawiono wartoci waciwoci mechanicznych badanych prbek, natomiast mikrostruktur ilustruje rys. 5.

    Badania balistyczne wykonano w Akredytowanym Laboratorium Inynierii Materiaowej WITPiS (nr cer-tyfi katu PCA AB-083), zgodnie z Procedur badawcz PB 11/LIM, wydanie 2 z dnia 04.09.2006 r. Badanie odpornoci balistycznej materiaw na osony pancer-ne. Ostrza prowadzono ogniem pojedynczym amuni-cj nawaan w celu uzyskania okrelonej prdkoci uderzenia pocisku. Ostrza prbek blach pancernych o gruboci 6mm i 8mm wykonano amunicj przeciw-pancern z rdzeniem stalowym twardym (6365 HRC) kal. 7,6251mm AP P-80 (kt ostrzau 0NATO), na-

    Tablica 4. Zestawienie wartoci wasnoci mechanicznych badanych blach [5, 6]

    Table 4. Listing of the values of mechanical properties of the examined plates [5, 6]

    Gatunek stali Grubo blachy[mm]Rp0,2

    [MPa]Rm

    [MPa]A5[%]

    UdarnoKCV 40oC HBW

    30 PM 3 17094 178616 11,10,8 52410

    30 PM 6 157880 171091 11,20,1 240,8 52112

    30 PM 8 166634 171026 9,20,5 270,6 53019

    a)

    b)

    c)

    Rys 5. Mikrostruktura prbek do bada balistycznych blach 30PM o gruboci: a) 3 mm; b) 6 mm; c) 8 mm [5]

    Fig. 5. Microstructure of 30PM plate samples subject to bal-listic tests, thickness: a) 3 mm; b) 6 mm; c) 8 mm [5]

    Jubileusz.indb 115 13.04.2010 19:20:48

  • 116 Prace IM 1 (2010)Lech Starczewski, Stanisaw Szczch, Dariusz Tudyka

    tomiast blach o gruboci 3 mm amunicj z rdzeniem stalowym mikkim (220250 HB) kal. 7,6239 mm PS (kt ostrzau 0NATO).

    Wyniki bada balistycznych w postaci wartoci pa-rametru V50 przedstawia tablica 5. Obserwacje miejsc uderzenia pociskw i przestrzelin (rys. 68) wykazay zachowanie plastycznoci przez stal gat. 30 PM. Szcze-

    glnie widoczne jest to dla blachy o gruboci 3 mm (rys. 8). Rwnie t sama wasno wykazaa stal o gru-boci 8 mm. Potwierdzeniem dobrych waciwoci pla-stycznych blach ze stali 30PM s wyniki ostrzau blach o gruboci 4 mm pociskiem o masie 9,6 g, zrealizowa-nego z rn prdkoci uderzenia pocisku. Wyniki te w formie pogldowej przedstawiono na rys. 9.

    Przd prbki Ty prbki

    Rys. 8. Widok prbki z blachy o gruboci 3 mm ze stali 30PM po badaniach balistycznych [5, 7]

    Fig. 8. View of 3 mm 30 PM steel plate sample following ballistic tests [5, 7]

    Przd prbki Ty prbki

    Rys. 7. Widok prbki z blachy o gruboci 6 mm ze stali 30 PM po badaniach balistycznych [5, 7]

    Fig. 7. View of 6 mm thick 30 PM steel plate sample following ballistic tests [5, 7]

    Przd prbki Ty prbki

    Rys. 6. Widok prbek z blachy o gruboci 8 mm ze stali 30PM po badaniach balistycznych [5,7]

    Fig. 6. View of 8 mm thick 30 PM steel plate sample following ballistic tests [5,7]

    Jubileusz.indb 116 13.04.2010 19:20:48

  • 117Prace IM 1 (2010) Badania stali pancernych w aspekcie ich skutecznoci ochronnej

    4. PODSUMOWANIE

    Z przedstawionych rezultatw bada wynika, e dla wyznaczonej i przyjtej wartoci temperatury odpusz-czania 190C, uksztatowana mikrostruktura marten-zytyczna zapewnia korzystne waciwoci mechanicz-ne. Uzyskano wymagan wysok twardo (521540 HB), przy stosunkowo wysokich waciwociach wy-trzymaociowych (Rm = 17101786 MPa). Zwraca uwa-g zachowanie wzgldnie dobrej plastycznoci stali. W zalenoci od gruboci blach, wartoci Rm ksztato-way si na poziomie 1709 MPa dla blachy o gruboci 3 mm i 15781666 MPa dla blach o gruboci 6 i 8 mm. Te korzystne waciwoci potwierdziy wyniki bada bali-stycznych i przeprowadzone obserwacje miejsc uderze pociskw i przestrzelin. Wyznaczone wartoci grani-cy balistycznej V50 potwierdzaj wysok skuteczno ochronn blach pancernych ze stali gatunku 30 PM.

    Rys. 9. Odksztacenie blachy ze stali 30PM w miejscu ude-rzenia pocisku [6]

    Fig. 9. Deformation of 30PM steel plate in the missile hit point [6]

    Tablica 5. Granica balistyczna V50 blach ze stali 30PM [7]

    Table 5. Ballistic limit V50 of 30PM steel plates [7]

    Granica balistyczna V50 blach ze stali 30 PM [m/s]

    Amunicja7,6239 PS

    Amunicja7,6251 mm AP P-80

    Grubo 3mm Grubo 6 mm Grubo 8mm

    694 666 922

    LITERATURA

    Szczch S.: Badania metaloznawcze, wytrzymaociowe i pr-1. by balistyczne blach pancernych o gruboci 220 mm Spra-wozdanie z pracy badawczej Nr PC-4753/HPT/01/2000 Stalowa Wola, lipiec 2000Starczewski L., Szczch S.: Opracowanie i wdroenie do pro-2. dukcji nowego gatunku stali na osony balistyczne pojazdw wojskowych i sprztu uzbrojenia Raport kocowy z realizacji projektu celowego nr 4753 Stalowa Wola-Sulejwek, luty 2001Stpie J.: Wykresy CTPc stali w gat. 20 PM i 30 PM. Opra-3. cowanie IM do projektu celowego nr 4753. Gliwice 2000Starczewski L., Garbarz B., Stpie J., Ujma J., Ujma K., Cier-4. niak H.: Waciwoci mechaniczne i odporno balistyczna blach pancernych klasy HCM 480 MILAR produkcji krajowej.

    Monografi a WAT Scientifi c aspects of armament and safety technology, Warszawa 2008 Tudyka D., Starczewski L., Szczch S.: Wprowadzenie do 5. produkcji KTO Rosomak kaduba z elementw wykonanych ze stali pancernych w gat. 30PM i PM 450 produkcji HSW-HSJ S.A. Raport kocowy z realizacji projektu celowego nr 148515/C-T-00/2008 Siemianowice lskie Stalowa Wola Sulejwek, sierpie 2009Badania zakadowe HSW-HSJ S.A. 2008-20096. Starczewski L.: Porwnawcze badania ostrzaem prototypo-7. wych blach w gat. 30 PM i PM 450 z blachami Armox 500T i 440T oraz wyznaczenie ich granicy balistycznej V50 Spra-wozdanie WITPiS Nr 27/ZE/2009 Sulejwek, kwiecie 2009

    Recenzent: Prof. dr hab. in. Wojciech Przetakiewicz

    Jubileusz.indb 117 13.04.2010 19:20:49