弹丸高速冲击条件下高强度钢板抗弹性能

为了研究弹丸高速冲击条件下不同洁净度的40CrNi2Mo钢板的抗弹性能,利用12.7 mm穿甲燃烧弹对抗拉强度分别为800和1 200 MPa级的钢板进行抗弹性能测试。通过观察不同强度钢板出现的损伤形貌,评定背面强度极限,分析了穿甲机制。结果表明:抗拉强度为800 MPa级的钢板在弹丸冲击过程中以塑性扩孔方式侵彻,抗弹性能随着强度升高而提高,与洁净度关系不大。抗拉强度为1 200 MPa级的钢板,弹丸冲击过程中因钢板较低的绝热剪切临界失稳应变而出现绝热剪切;由于塑韧性较低,低洁净度钢板阻止绝热剪切引发裂纹扩展的能力较弱,因此形成与绝热剪切相关的裂纹,导致抗弹性能降低;高洁净度钢板抗弹性能相对较高,因背面出现剪切裂纹而失效,此裂纹与绝热剪切无关。     

硬度对装甲钢板抗弹性能的影响

借助用53式7．62mm WO-109C穿甲燃烧弹垂直撞击10mm厚、硬度为HRC44－56的Cr-Ni-Mo装甲钢板的穿甲试验研究了高硬度及超高硬度状态下硬度对装甲钢板抗弹性能的影响。观察分析弹坑形貌发现,装甲钢板材料力学性能的改变导致了穿甲机理的变化。一方面,硬度升高,增加弹丸开坑所消耗的能量,提高弹丸消耗的塑性扩孔功,且当硬度超过一定值时,弹丸可能发生破碎,从而有利于抗弹性能的提高。另一方面,硬度升高,导致绝热剪切临界失稳应变降低,易诱发冲塞破坏,而且塑性与韧性降低,可能导致背面盘状崩落破坏,从而使抗弹性能下降。在本试验弹靶体系下,上述两方面相反作用的结果导致装甲钢板背面强度极限基本上不随硬度变化而改变。     

高强度装甲钢中绝热剪切破坏研究

为了研究高强度装甲钢的穿甲破坏机理，采用１２．７ｍｍ弹道枪垂直射击１５ｍｍ厚的Ｍｎ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｂ高强度装甲钢板，弹丸速度在３５０～５００ｍ／ｓ内变化，分析了绝热剪切带的产生及其对冲塞穿甲的作用。试验结果表明，当弹靶参数一定时，高强度钢板中易发生绝热剪切导致的冲塞穿甲，由微观组织和硬度测试证明绝热剪切带是一种转变带。转变带内的裂纹和沿转变带扩展的裂纹对装甲的钢的破坏影响极大。     

两种不同强塑性薄钢板抗弹性能的试验和数值模拟

 利用51B式7.62mm手枪弹对不同强度和塑性的薄钢板进行枪击试验,采用ANSYS/LS-DYNA软件对试验过程进行数值模拟,对试验和数值模拟过程的钢板破坏形貌、背凸高度、残余弹丸长度等宏观形貌进行比较。结合抗弹过程中弹丸和钢板消耗的能量,分析了强度和塑性对钢板抗弹性能的影响。结果表明：尽管两种钢板的抗拉强度和断后伸长率差异较大,但其抗51B式7.62mm手枪弹性能相当。试验和数值模拟结果吻合较好,模拟方法能够正确地反映弹丸冲击靶板过程。因较高强度钢板使弹丸变形消耗的能量大于较低强度钢板,塑性较好钢板本身变形消耗的能量大于较低塑性钢板,从而解释了两种钢板抗弹性能相当的试验结果。     

高强度钢板中的两种类型绝热剪切带

 利用穿甲燃烧弹撞击不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板,观察了弹坑周围绝热剪切带出现的位置和扩展方向,测量了弹坑剖面上绝热剪切带的总长度,分析了绝热剪切带与冲塞破坏的关系。按照扩展方向和出现位置的不同可以将钢板中的绝热剪切带划分为E型和P型,前者主要分布在合格损伤弹坑的剖面,基本沿着金属塑性变形流线向钢板正面扩展,不会直接引发冲塞破坏。后者主要分布在即将发生冲塞的钢板中,基本垂直于金属塑性变形流线向钢板背面扩展,它的出现表明钢板处于冲塞破坏的临界状态。     

抗HIC压力容器用钢Q345R-Z35特厚板的开发

采用模铸浇注、3 800 mm轧机轧制、正火热处理工艺成功地开发并批量生产了82 mm厚Q345R-Z35锅炉压力容器用钢板,钢板超声波探伤全部符合JB/T 4730--2008一级标准,钢板屈服强度平均为350 MPa,抗拉强度平均为520 MPa,伸长率平均值为28%,平均冲击功为144 J,抗层状撕裂厚度拉伸性能...     

细晶钨合金的绝热剪切敏感性

采用粉末冶金法制备平均晶粒度<5μm细晶90W-Ni-Fe含金.利用HOPKINSON压杆装置,分别在0.9 MPa和1.4 MPa的冲击气压条件下对该合金进行一维应力冲击实验,并对冲击后的样品进行金相组织观测,考察其在一维应力冲击条件下的绝热剪切性能,分析细晶钨合金的绝热剪切敏感性.研究表明:晶粒细化有助于绝热剪切带的扩展,可以提高钨合金绝热剪切敏感性,使得烧结态细晶钨合金在一维冲击应力加载条件下就可以产生绝热剪切带.随着冲击(加载)气压的加大,绝热剪切现象更明显,冲击气压为1.4 MPa时剪切带宽度约为10μm,从而有助于材料在动态压缩条件下产生绝热剪切破坏,提高材料在穿甲过程中的"自锐"能力.     

低成本XRF001钛合金抗弹性能研究

研究了一种新型装甲用低成本钛合金XRF001的组织与性能,重点对其抗弹性能进行了测试,分析了抗弹机理。结果表明：普通退火态XRF001钛合金板材的强度、塑性、硬度和冲击韧性匹配良好,抗弹性能与ATI425-MOD钛合金相当,优于ATI425钛合金。XRF001钛合金在不同热处理状态下的组织不同,抗弹性能也不同,普通退火态下的抗弹性能优于双重退火态。经普通退火后,XRF001钛合金中形成的细小板条及片层状组织能够改变绝热剪切带走向,改变裂纹扩展路径,消耗更多的能量,有利于提高抗弹性能。     

高强度低成本Ti5322合金的抗弹性能及其抗弹机理研究

采用底推式105 mm长杆穿甲模拟弹,对厚度为45 mm的高强度低成本Ti5322合金靶板开展了终点弹道侵彻实验,研究了该合金的抗弹性能与抗弹机理,并探究了合金的典型抗弹效应——倾角效应。结果表明,Ti5322合金的质量防护系数为1.80,空间防护系数为1.02。Ti5322合金的损伤机制和抗弹机理是通过自身的绝热剪切局域化行为实现的。这种绝热剪切局域化行为,一方面通过靶板的变形破碎协调了弹体侵入过程的挤凿作用;另一方面,弹靶作用过程中发生的弹靶互侵蚀行为有效地消耗了弹体动能。     

160MPa级建筑抗震用极低屈服点钢板的开发

选择合理成分设计及轧制工艺,开发出满足GB/T28905—2012要求的40 mm和80 mm厚160 MPa级建筑抗震用低屈服点钢。所开发的40 mm钢板的微观组织为F+B,晶粒度为7~7.5级,屈服强度在157~168 MPa,抗拉强度在291~304 MPa,0℃下冲击功在289~311 J;所开发的80 mm钢板微观组织为F,晶粒度为5~5.5级,屈服强度在150~163 MPa,抗拉强度为280~285 MPa,0℃下冲击功在73~92 J。试制的LY160钢板具有良好的高应变低周疲劳性能和焊接性能,为160 MPa级低屈服点钢的工业试制提供了依据。     

相变诱发塑性钢研究开发的进展

介绍了高强度低合金相变诱发塑性钢的研究现状,残余奥氏体形态、尺寸和体积分数对钢强塑性的影响以及为改善钢的热镀锌性能所进行的以铝代硅的成功开发;以热力学、动力学为工具进行的TRIP钢的成分设计以及相变塑性钢高速冲击拉伸性能的特点;800～1200MPa级微合金TRIP钢的研发和激光焊接试验以及具有优良焊接性能和热镀锌性能的新型相变塑性钢的开发进程.     

800MPa级冷轧双相钢的动态变形行为及本构模型

采用Hopkinson拉杆试验系统对800 MPa级冷轧双相钢（DP800）进行动态拉伸试验,动态拉伸选择应变速率为500、1000和2250 s-1.通过比较试验结果得出:双相钢的塑性延伸强度R_p0.2和抗拉强度R_m与应变速率的关系呈指数形式增加;DP800在高应变速率塑性变形会产生绝热温升效应,计算可得DP800在应变速率为2250 s-1时拉伸变形产生的绝热温升为89℃.基于J-C（Johnson-Cook）模型和Z-A（Zerilli-Armstrong）模型,对DP800的本构模型进行了研究,并对J-C模型应变速率效应多项式进行二次化修正,修正后的J-C模型相较于J-C模型对DP800在不同应变速率下的平均可决系数从0.9228提高到0.9886.      

高强TRIP钢的动态力学性能

将Si-Mn系双相钢（DP钢）作为对比钢种,分析研究了高应变速率下600 MPa级Si-Mn系TRIP钢及含Al、Ni的1000 MPa级TRIP钢的显微组织及其动态力学性能.对DP钢而言,其抗拉强度随着应变速率的增大而升高,断裂延伸率则由于绝热温升的作用也呈上升趋势;对TRIP钢而言,随着应变速率的增大,其抗拉强度不断增大,断裂延伸率先减小后增大,但无法达到其静态拉伸时的塑性水平,这是由于在动态拉伸条件下奥氏体向马氏体的渐进式转变被抑制造成的.此外,在相同应变速率下测得的TRIP钢的绝热温升始终比DP钢高,而这部分高出的热量应当来自于在动态变形条件下TRIP钢中发生TRIP效应后释放的相变潜热.      

Dynamic deformation behavior and ballistic impact properties of Ti-6Al-4V alloy having equiaxed and bimodal microstructures

Effects of microstructural morphology on dynamic deformation behavior and ballistic impact properties of Ti-6Al-4V alloy plates were investigated in this study. Dynamic torsional and ballistic impact tests were conducted on equiaxed and bimodal microstructures, which were processed by different heat treatments, and then the test data were analyzed in relation to microstructures and tensile properties. According to the dynamic torsional test data, maximum shear stress and fracture shear strain of the bimodal microstructure were higher than those of the equiaxed microstructure, and the possibility of the adiabatic shear band formation was more likely in the equiaxed microstructure than in the bimodal microstructure. In the ballistically impacted region of the equiaxed microstructure, a number of adiabatic shear bands and cracks were observed to be formed along plastic flow lines, and delamination occurred because of cracking along the flow lines or shear bands. In the case of the bimodal microstructure, shear bands were found in limited areas near the penetrated surface without occurring delamination, and their number was smaller than that of the equiaxed microstructure. Thus, ballistic performance of the bimodal microstructure was better than that of the equiaxed microstructure, which was consistent with the dynamic torsional test results.     

0.05C-14Mn-19Cr-0.7N高氮奥氏体不锈钢电渣锭的高温塑性

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1250℃,应变速率0.005~10s^-1的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1200℃时,应变速率从0.01s^-1增加到10s^-1时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1200~1250℃,应变速率1~10s^-1。     

800MPa级水电用钢的微观组织和力学性能研究

采用控轧控冷与调质工艺相结合的方法,开发了一种力学性能满足要求的800 MPa级高强度水电用钢,并利用组织观察和性能测试手段研究了该水电用钢的显微组织和力学性能。结果表明：经调质处理后,该水电用钢的显微组织为回火索氏体＋回火马氏体,抗拉强度达880 MPa,断后延伸率为18.5%,40℃的冲击功为126 J。微观组织观察表明,该实验钢中碳化物在回火索氏体中分布均匀,在回火马氏体中主要分布在马氏体板条界处。     

高强度非调质冷镦钢研究和开发现状

根据国内外高强度非调质冷镦钢的研究和开发现状,分析和讨论了800～1 200 MPa高强度非调质冷镦钢的化学成分、工艺特点、组织和力学性能。高强度非调质冷镦钢应具有高的强度和有良好的冷成形性,其热轧材的强度和硬度应控制在一个合适的范围内。采用低碳高锰及微合金化的成分系列,通过热机轧制工艺,该钢种能获得良好的组织和力学性能。     

A633GrD结构钢特厚板的研发

为拓宽公司的品种钢结构,满足工程制造行业客户的要求,南阳汉冶特钢有限责任公司采用锭模浇铸、3 800 mm轧机轧制、正火热处理工艺成功地开发并批量生产了150 mm厚A633GrD低合金高强度结构钢板,屈服强度控制在340～370 MPa,抗拉强度控制在495～520 MPa,伸长率控制在25%～35%,冲击功控制在122～167 J,各项指标均满足A633GrD的开发要求。