RO135747B1 - Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 - Google Patents
Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 Download PDFInfo
- Publication number
- RO135747B1 RO135747B1 ROA202100721A RO202100721A RO135747B1 RO 135747 B1 RO135747 B1 RO 135747B1 RO A202100721 A ROA202100721 A RO A202100721A RO 202100721 A RO202100721 A RO 202100721A RO 135747 B1 RO135747 B1 RO 135747B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- deformation
- cooling
- heat treatment
- projectile
- final
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 47
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 23
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 11
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 4
- 101100175010 Caenorhabditis elegans gbf-1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001240 Maraging steel Inorganic materials 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 3
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N Adamantane Natural products C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000885 Dual-phase steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100066898 Mus musculus Flna gene Proteins 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010273 cold forging Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011268 retreatment Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBWSWBQVYDBVGA-NAHFVJFTSA-N uranium-234;uranium-235;uranium-238 Chemical compound [234U].[235U].[238U] VBWSWBQVYDBVGA-NAHFVJFTSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B8/00—Practice or training ammunition
- F42B8/02—Cartridges
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
RO 135747 Β1
Invenția se referă la un procedeu de realizare a unei bare și a unui proiectil de 30 mm diametru din oțel tip maraging 300, barele din oțel obținute conform procedeului fiind prelucrate pentru obținerea unor proiectile perforant-trasoare calibru 30 mm, tip AP-T (Armor PiercingTracer) din oțel de înaltă rezistență, durificabil prin precipitare, de tip maraging 300, cu granulație extrafină.
Scopul procedeului îl constituie optimizarea caracteristicilor mecanice de perforare, ale proiectilelor cu calibru 30 mm, ca urmare a utilizării unui oțel durificabil prin precipitare, care prezintă granulație feritică extrafină, cu structură complet martensitică, în care sunt evidențiate precipitate intermetalice fine, uniform distribuite.
Proiectilele perforant-trasoare, folosite ca muniție pentru tunurile actuale, au avut o dezvoltare considerabilă în ultimii ani, deoarece prezintă un risc scăzut de accidente pirotehnice, au un cost de producție scăzut și prezintă siguranță suplimentară în depozitare. Utilizarea aliajelor de mare densitate, care au rol de optimizare a caracteristicilor mecanice ale proiectilelor perforant trasoare, în combinație cu o creștere a vitezei proiectilului, a făcut posibilă producerea de proiectile din ce în ce mai eficiente. O perioadă foarte mare de timp s-au utilizat și încă se mai utilizează oțeluri speciale îmbunătățite, care provin din oțeluri de scule, utilizate pentru lucrul la rece.
Produsele de ultimă generație dezvoltate până în acest moment cuprind următoarele categorii de aliaje:
- aliaje pe bază de uraniu sărăcit, cu care este posibil să se obțină o densitate de aproape 19 g/cm3 și o ductilitate bună. Utilizarea unor astfel de aliaje este atractivă datorită necesității de eliminare a stocurilor de uraniu sărăcit, generate de industria nucleară, dar apar probleme legate de protecția mediului, prin faptul că prin folosirea acestui tip de muniție se contaminează suprafețe de sol/aer/apă, care devin improprii utilizării pentru o perioadă inacceptabilă de timp (timpul de înjumătățire al uraniului radioactiv este de aproximativ 10.000 de ani);
- aliaje dure sinterizate WC-Co, cu baza de carbură de wolfram care conțin circa 13%-15% cobalt. Acest aliaj are față de cel prezentat anterior, dezavantajul de a avea o densitate de până la 14 g/cm3, ceea ce este insuficient pentru anumite utilizări. Mai mult, nivelul său scăzut de ductilitate poate fi un handicap din punctul de vedere al străpungerii țintelor multistrat;
- aliaje grele pe bază de wolfram, produse prin tehnici specifice metalurgiei pulberilor. Wolframul utilizat la prepararea unor astfel de aliaje conține impurități, ceea ce conduce la o ductilitate redusă, iar prelucrarea aliajului este delicată, acești factori constituind un impediment major pentru utilizarea acestuia. Alte aliaje de wolfram combinate cu nichel, cupru și/sau fier, permit realizarea aliajelor grele de tip W-Ni-Cu/W-Ni-Fe, care prezintă proprietăți relativ bine controlate funcție de destinația/utilizările acestor aliaje. De exemplu, aliajele W-Ni-Cu, care au o densitate cuprinsă între aproximativ 17,5-18,5 g/cm3, au o ductilitate medie, care este o caracteristică atractivă din punctul de vedere al fragmentării proiectilului, în cazul aliajelor W-Ni-Fe, a căror densitate poate fi ajustată și între 17,3-18,9 g/cm3 prin variația conținutului de wolfram (93% până la 97%, procente greutate); ductilitatea acestor aliaje poate fi modificată ca o funcție a raportului Fe/Ni.
Trebuie remarcat faptul că un astfel de proces suferă următoarele dezavantaje majore: pe de o parte, operațiunile de prelucrare a semifabricatului după sinterizare au ca rezultat o pierdere substanțială de material (care au valori ridicate de achiziție, acestea făcând parte din categoria materialelor strategice), care are un efect negativ asupra prețului de cost al proiectilelor, fără a menționa și costurile cu forța de muncă pe care le implică.
RO 135747 Β1
Proiectilele sunt supuse unor forțe diferite care acționează asupra lor în timpul 1 tragerilor (ceea ce determină o distribuție neuniformă și o neomogenitate a materialului), care includ: 3 (I) solicitări mecanice la șoc atunci când proiectilele sunt lansate cu o viteză mare din țeava tunului; 5 (II) solicitări elastice foarte mari în timpul fazei de accelerație în țeava tunului;
(III) diverse solicitări la impact cu ținta multistrat, care conduce la apariția feno- 7 menelor de compresie, și implicit la creșterea temperaturii.
Mai mult, este de dorit ca în faza finală de perforare a unei ținte (după ce a străpuns 9 ținta), proiectilele să se fragmenteze, să creeze schije cât mai multe, pentru a-și crește capacitatea de distrugere. Pentru testarea și fabricația acestui tip de muniție, s-a utilizat în 11 mod frecvent un oțel cu conținut ridicat de carbon (conform AISI 4340) care a permis obținerea unei durități semnificative și a împiedicat fragmentarea proiectilului la contactul cu 13 ținta. Efectul distructiv a fost observat la încărcarea proiectilelor perforant-trasoare calibru 30 mm, tip AP-T la fel ca în cazul proiectilele convenționale - provocând daune majore 15 datorită efectului de tip spalling (rupere, fragmentare blindaj).
în timpul celui de-al doilea război mondial pe câmpul tactic de luptă au apărut tancuri 17 și alte vehicule blindate din ce în ce mai bine protejate și, prin urmare, a fost necesar să se construiască arme capabile să rupă armuri mai puternice. Pentru creșterea energiei cinetice 19 a proiectilului perforant prin creșterea vitezei de tragere, cea mai simplă soluție aplicată a constat în creșterea cantității de pulbere explozivă. O astfel de soluție s-a dovedit a fi 21 nepotrivită și costisitoare, întrucât o cantitate mai mare de combustibil incendiar ar conduce la construirea unui tub cartuș capabil să depoziteze o masă mai mare de pulbere, ceea ce 23 implică costrucția de tunuri mai voluminoase și cu o cadență mai mică de tragere. Ideea de a crește viteza proiectilului perforant prin reducerea calibrului proiectilului și micșorarea 25 masei proiectilului, a permis fabricația unui nou tip de muniție de tip APCR (Armor Piercing Composite Rigid). Acest tip de proiectil a fost realizat dintr-un aliaj dur sinterizat pe bază de 27 WC-Co și a fost sertizat într-un tub cartuș, cu densitate mică, de tipul aliajelor de aluminiu. Lovitura constituită pentru acest tip de muniție a crescut semnificativ viteza proiectilului, 29 deoarece proiectilul a fost propulsat de aceeași cantitate de combustibil ca și muniția convențională și a reușit să spargă blindaje considerabil mai puternice. Dezavantajul major 31 s-a datorat absenței componentelor explozive, care, combinate cu o greutate mai mică, au însemnat mai puține daune cauzate în interiorul țintei. O masă mai mică a proiectilului 33 înseamnă, de asemenea, o scădere mai rapidă a vitezei și, astfel, pierderea energiei cinetice, ceea ce a însemnat o rază de acțiune mai mică și o capacitate mai mică de 35 penetrare pe distanțe mari.
în plus, proiectilele AP_CR au o probabilitate mai mare de ricoșeu din blindaj, în 37 special în cazul armurii înclinate (sub anumite unghiuri de incidență).
Este de subliniat că ultimele realizări în domeniul fabricației de proiectile perforante 39 au avut la bază următoarele cerințe:
- mărirea energiei de impact prin creșterea densității materialului, de la circa 8 g/cm3 41 la 14-18 g/cm3;
- creșterea durității proiectilului, fabricat din pulberi metalice sinterizate, (HRA 43 92>68HRC), rezistența la încovoiere, TRS 2800MPa - încercare conform ASTM C393; cu următorul inconvenient: ductilitate extrem de scăzută. 45
RO 135747 Β1
Prin urmare, continuă să existe o necesitate majoră pentru un proces nou de fabricație a proiectilelor perforant-trasoare, tip AP-T, care permit remedierea/eliminarea dezavantajelor menționate mai sus. Solicitările complexe la impact, impun utilizarea unui material accesibil, ieftin, performant și definirea unei noi tehnologii, care să confere proiectilului perforant următoarele caracteristici mecanice de bază:
- limita elastică ridicată, peste 1900 Mpa (N/mm2);
- tenacitate ridicată (reziliență ridicată, KCV [J] > 50 J);
- rezistență la rupere cu fisura pre-existentă, în stare plană de tensiuni și deformații, K1c[Mpa.m1/2] > 50 Mpa.m1/2;
- tendința de ecruisare/întărire mică la viteze mari de deformare;
- coeficient de ecruisare n < 0,03.
Prin documentul JPS 59126755 A/1984, este cunoscut un procedeu de realizare a unui corp rotativ de mare viteză având bună rezistență în direcția circumferențială și o bună ductilitate, format din oțel maraging conținând - în procente de greutate, 16-19% Ni, 12-M5% Co, 4,7-5,5% Mo, 1,6-2,0% Ti, 0,01-0,2% Al, maxim 0,03% C+N, maxim 0,2% Si, maxim 0,2% Mn, maxim 0,01% P, maxim 0,01% S iar restul - Fe și inevitabile impurități, care după producerea aliajului prin topire în vid prin curenți de înaltă frecvență, lingoul rezultat este recopt pentru omogenizare la 1200°C și supus forjării, laminării sau trefilării la cald, etc., prin care se formează un semifabricat cilindric sau plat, care este supus unui prim tratament termic de înmuiere cu punere în soluție, de exemplu la 950°C cu menținere 2 ore, deformat sever cu rată de minim 25% și apoi supus unui nou tratament termic de punere în soluție la 830°-890°C cu menținere 1-2 ore, semifabricatul rezultat fiind prelucrat cu un raport de reducere totală de 55-75% și supus unui tratament de îmbătrânire prin încălzire la 500°540°C, menținere 1-10 ore și răcire, prin care rezultă un corp din oțel maraging de mare rezistență, > 285 kg/mm2.
De asemenea, documentul CN 103350179 A/2013 prezintă o metodă de formare prin forjare a unui arbore de turbină de joasă presiune din oțel maraging C250, care cuprinde etapele de prelucrare, încălzire la o temperatură de 990°C-1.040°C, pre-forjare, reîncălzire la temperatura de formare și forjare urmată de tratament termic de punere în soluție prin încălzire la 825°C și răcire cu aer și apoi tratament termic de îmbătrânire prin încălzire la 485°C și răcire cu aer, iar documentul: CN 113278775 A/20.08.2021 prezintă o metodă de tratament termic a oțelului maraging 18Ni(350) întărit prin nanoprecipitare, care include tratament termic de punere în soluție, cu menținere 0,5-1,5 ore la 850°C și răcire cu apă la temperatura camerei, repetat de 3-5 ori, tratament termic cu transformare ciclică de fază și tratament termic de îmbătrânire cu încălzire la 510°C ± 10°C cu o viteză de 4-6°C/min, menținere 4 ore și răcire în aer, ciclul fiind repetat de mai multe ori, astfel încât elementele de aliere să fie complet dizolvate în matricea de fier.
Mai este cunoscută și lucrarea: Mariusz Krol, Przemyslaw Snopinski, Adam Czech, “The phase transitions in selective laser-melted 18-Ni (300-grade) maraging Steel”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (2020) 142: 1011-1018, care dezvăluie faptul că oțelul maraging din gama M200, M250, M300, M350 este durificat prin tratament termic de încălzire în domeniul austenitic cu menținere și răcire urmat de tratament termic de îmbătrânire cu precipitare de compuși chimici (Ni3Mo, Ni3Ti, etc.) prin încălzire la 450°-510°C.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția propusă constă în stabilirea unor faze specifice unui procedeu de obținere a unui semifabricat cilindric din oțel tip maraging 300 și a unui proiectil de muniție militară cu caracteristici mecanice adecvate, în mod cât mai economic.
RO 135747 Β1
Procedeul conform invenției, de realizare a unei bare și a unui proiectil de 30 mm 1 diametru din oțel tip maraging 300, rezolvă această problemă tehnică prin aceea că cuprinde două faze preliminare, de elaborare prin topire a oțelului maraging 300 și de deformare 3 plastică la cald de forjare sau laminare a lingoului obținut pentru producerea unui semifabricat cilindric, urmate de tratament termic de înmuiere și punere în soluție cu încălzire la 5 peste 800°C, menținere și răcire cu apă și deformare plastică severă (SPD) urmată de un nou tratament termic de punere în soluție prin încălzire la peste 800°C, menținere și răcire 7 și de prelucrare cu deformare la rece și tratament termic final de îmbătrânire cu precipitare realizat prin încălzire la temperatură specifică, menținere și răcire în aer, pentru obținerea 9 unei structuri omogene de martensită cu granulație extrafină de 1 -2 pm cu dispersie uniformă de precipitate intermetalice nanometrice de tip Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3AI, Fe2Mo, în produsul final 11 care este apoi controlat dimensional și pentru duritatea pe secțiune și mărimea de grăunte, cu particularitățile noi constând în aceea că: 13
- pentru obținerea unui semifabricat tip electrod rotund φ 50 mm, laminarea la cald sau forjarea lingoului din aliaj M300 se realizează cu temperatura de final de deformare: 15
T = 800°C și răcire în apă;
- primul tratament termic de înmuiere și punere în soluție este realizat cu o tempe- 17 ratură de încălzire de 830°C, cu menținere 40 min și răcire cu apă;
- deformarea plastică severă după primul tratament termic de înmuiere este realizată 19 cu reducerea secțiunii de la φ 50 mm la φ 32 mm, cu o reducere pe secțiune ξ = 60%, prin forjare radială la rece, cu schimbarea sensului de deformare, în scopul apariției și dezvoltării 21 efectului Bausinger, în două etape:
- etapa l-a de deformare la rece: de la φ 50 mm la φ 42 mm și apoi la φ 38 mm, cu 23 reducerea secțiunii de 42%, cu schimbarea sensului de deformare, continuată cu:
- etapa a Il-a de deformare la rece: de la φ 38 mm la φ 34 mm și apoi la φ 32 mm, 25 cu reducere a secțiunii de 30%;
- al doilea tratament termic de punere în soluție este realizat cu o temperatură de 27 încălzire de 820° Celsius, cu menținere 15 min. și răcire în apă;
- prelucrarea și deformarea la rece finală este realizată prin debitare de precizie la 29 greutatea proiectilului cu calibru 30 mm cu toleranțe pozitive și formarea finală la rece a proiectilului prin forjare rotativă (swaging machine), cu scule profilate; 31
- după degresarea produsului prelucrat, tratamentul termic final, de dublă precipitare, este realizat cu o temperatură de încălzire de 450°C, cu menținere 4 ore și răcire în aer. 33 Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:
- permite obținerea unui semifabricat cilindric din oțel tip maraging 300 și a unui 35 proiectil de muniție militară cu caracteristici mecanice adecvate, în mod economic;
- simplitatea operațiilor tehnologice: prelucrări prin așchiere și tratamente temice 37 simple ce nu necesită atmosferă de protecție.
Invenția este prezentată pe larg în continuare în legătură și cu fig. 1...4 care 39 reprezintă:
- fig. 1, prezentare schematică a expansiunii sferice a cavității funcție de presiune; 41
- fig. 2, schema simplificată a principalelor etape tehnologice;
- fig. 3, aplicarea deformării plastice severe prin exploatarea efectului Bauschinger; 43 - fig. 4, geometria finală a penetratorului rezultat.
în fig. 1 se observă că cu cât limita elastică este mai mare și apropiata de limita de 45 rupere cu atât expansiunea cavității (și implicit ruperea) se produce cu viteză mai mică.
RO 135747 Β1
Conform procedeului conform invenției, oțelul utilizat este un oțel tip Maraging 300, durificabil prin precipitare. Semifabricatul destinat fabricației corpului penetratorului utilizat la construcția proiectilului AP-T calibru 30 mm este constituit din bară laminată din oțel Maraging, conform ASTM A 579, având Φ 50 mm, în stare recoaptă și cojită. Elaborarea oțelului s-a realizat prin dublă vidare, pe un cuptor cu inducție în vid și retopire cu electrod consumabil în vid (CIA+RAV).
Compoziția chimică a oțelului Maraging 300, exprimată în procente, este prezentată in 2 (două) variante corespunzătoare șarjelor de material:
Varianta 1:
Varianta 2:
| C: 0,025%; | Mn: 0,08%; | C: 0,028%; |
| Ni: 18,6%; | P: 0,008%; | Ni: 17,9%; |
| Co: 8,8%; | S: 0,0028%; | Co: 8,6%; |
| Mo: 5,l%; | Zr: 0,02%; | Mo: 4,8%; |
| Ti: 0,72%; | Ti: 0,96%; | |
| Al: 0,12%; | Al; 0,14%; | |
| Si: 0,06%; | Si: 0,08%; |
Notă: După tratamentul termic final de dublă precipitare la 450°C/4h/aer duritatea înregistrează valori în intervalul (52-54) HRC.
Bara laminată /forjată și cojită a fost supusă unui tratament termic de „punere în soluție. în starea de pusă în soluție, duritatea a înregistrat valori cuprinse în intervalul (30-32) HRC. Bara tratată termic a fost supusă deformării plastice severe la rece (SPD), de exemplu prin forjare rotativă (fig. 3), cu un grad total de deformare de peste 60% (de la Φ 50 mm - Φ 42 mm - Φ 38 mm (etapa I - 42%) - Φ 34 mm - Φ 32 mm (etapa a I l-a-30%) și cu schimbarea sensului de deformare de la Φ 38 mm. Schimbarea sensului de deformare la rece a fost utilă și necesară din două puncte de vedere:
- posibilitatea tehnologică de realizare a gradului de deformare de 60%, exprimat prin formula E% = [Sinitia|-Sfinai)/Sinitia|]x100, unde Sinitiai - secțiunea inițială a barei, Sflnai - secțiunea finală, prin exploatarea efectului Bauschinger;
- finisarea puternică a granulației prin mărirea vitezei de germinare în dauna vitezei de creștere a noilor germeni de recristalizare.
Schimbarea sensului de deformare la Φ 38 mm a condus la micșorarea puternică a densității în dislocații, creându-se astfel condițiile pentru deformare severă fără tratament termic de înmuiere până la un grad de 60% (Φ 32 mm).
După deformarea plastică severă cu sensuri diferite de deformare prin forjare radială la rece a fost realizat tratamentul termic de punere in soluție, efectuat la 820° Celsius/15 min cu răcire în apă.
Pe barele din oțel Maraging 300 realizate în cele 2 variante compoziționale, tratate termic, deformate plastic, supuse ulterior tratamentului termic de punere în soluție, urmat de dublă precipitare, au fost determinate mărimea de grăunte, duritatea HRC și limita elastică.
Tratament termic de punere în soluție: §30°C/40 mlft/ aer;
Deformate plastic severa ai sensului de deformare: 820°C/l 5 min/ răcire apă;
Tratament termic dc difolâ precipitare: 450°C/240 mim’ aer
RO 135747 Β1
De notat că după primul tratament de precipitare la 450°C /240 min/răcire în aer, austenita reziduală și martensita se transformă în martensită de revenire și martensită precipitată, iar după al doilea tratament de precipitare, martensita de revenire și martensita precipitată se transformă în martensită omogenă precipitată. Procesul este prezentat în schema de mai jos:
Pentru cele două variante compoziționale care fac obiectul acestui studiu s-au obținut următoarele caracteristici:
| VARIANTA 1 | |||
| Granulație (pm) | 10,7 ±0,8 | 2,9 ±0,1 | - |
| Duritate HRC | 31 HRC | 32 HRC | 52 HRC |
| Limita elastică Rp02 [MPa] | - | - | - |
| VARIANTA 2 | |||
| Granulație (pm) | 8,2 ±0,3 | 2,2 ±0,1 | - |
| Duritate HRC | 32 HRC | 32 HRC | 53 HRC |
| Limita elastică Rp02 [MPa] | - | - | 1970 MPa |
Bibliografie17
1. Yo-Han YOO, Jong-Bong KIM & Chang- Whan LEE - Effects of the Projectile Geometries on Normal and Oblique Penetration Using the Finite Cavity Pressure Method, 19 Applied Science 2019,9,3939;
2. Mr. Andrew Roberts. Optimisation of small arms defeat via dynamicjacket removal,21
Cranfield University 2016;
3. Jean-Claude Nicolas, Raymond Saulnier. Procces for direct shaping and 23 optimization of mechanical characteristic of penetrating projectiles of high-gense tungsten alloys. Patent Number: 5.069.869, Dec. 3, 1991;25
4. Florian Bohmermannl, Henning Hasselbruch, Marius Herrmann, Oltmann Riemerl, Andreas Mehner,Hans-Werner Zoch2, and Bernd Kuhfuss, Dry Rotary Swaging -27
Approaches for Lubricant Free Process Design, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology Voi. 2, No. 4;29
5. K. Watanabe, K. Natori, T. Tanaka & Y. Imaida - Study on the Bauschinger effect with increasing of tensile strength in dual phase Steel sheets, WIT Transactions on The Built31
Environment, Voi 112.
6. Andrea Bachmaier, Thierry Grosdidier & Yulia Ivanisenko - Severe Plastic 33 Deformation and Thermomechanical Processing: Nanostructuring and Properties, Metals 2020,10,1306.35
Claims (1)
- RO 135747 Β1RevendicareProcedeu de realizare a unei bare și a unui proiectil de 30 mm diametru din oțel tip maraging 300, care cuprinde două faze preliminare, de elaborare prin topire a oțelului maraging 300 și de deformare plastică la cald de forjare sau laminare a lingoului obținut pentru producerea unui semifabricat cilindric, urmate de tratament termic de înmuiere și punere în soluție cu încălzire la peste 800°C, menținere și răcire cu apă și deformare plastică severă (SPD) urmată de un nou tratament termic de punere în soluție prin încălzire la peste 800°C, menținere și răcire și de prelucrare cu deformare la rece și tratament termic final de îmbătrânire cu precipitare realizat prin încălzire la temperatură specifică, menținere și răcire în aer, pentru obținerea unei structuri omogene de martensită cu granulație extrafină de 1-2 pm cu dispersie uniformă de precipitate intermetalice nanometrice de tip Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3AI, Fe2Mo, în produsul final care este apoi controlat dimensional și pentru duritatea pe secțiune și mărimea de grăunte, caracterizat prin aceea că,- pentru obținerea unui semifabricat tip electrod rotund φ 50 mm, laminarea la cald sau forjarea lingoului din aliaj M300 se realizează cu temperatura de final de deformare: T = 800°C și răcire în apă;- primul tratament termic de înmuiere și punere în soluție este realizat cu o temperatură de încălzire de 830°C, cu menținere 40 min și răcire cu apă;- deformarea plastică severă după primul tratament termic de înmuiere este realizată cu reducerea secțiunii de la φ 50 mm la φ 32 mm, cu o reducere pe secțiune ξ = 60%, prin forjare radială la rece, cu schimbarea sensului de deformare, în scopul apariției și dezvoltării efectului Bausinger, în două etape:- etapa l-a de deformare la rece: de la φ 50 mm la φ 42 mm și apoi la φ 38 mm, cu reducerea secțiunii de 42%, cu schimbarea sensului de deformare, continuată cu:- etapa a Il-a de deformare la rece: de la φ 38 mm la φ 34 mm și apoi la φ 32 mm, cu reducere a secțiunii de 30%;- al doilea tratament termic de punere în soluție este realizat cu o temperatură de încălzire de 820° Celsius, cu menținere 15 min și răcire în apă;- prelucrarea și deformarea la rece finală este realizată prin debitare de precizie la greutatea proiectilului cu calibru 30 mm cu toleranțe pozitive și formarea finală la rece a proiectilului prin forjare rotativă (swaging machine), cu scule profilate;- după degresarea produsului prelucrat, tratamentul termic final, de dublă precipitare, este realizat cu o temperatură de încălzire de 450°C, cu menținere 4 ore și răcire în aer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202100721A RO135747B1 (ro) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202100721A RO135747B1 (ro) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO135747A0 RO135747A0 (ro) | 2022-05-30 |
| RO135747B1 true RO135747B1 (ro) | 2024-02-28 |
Family
ID=81751070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA202100721A RO135747B1 (ro) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO135747B1 (ro) |
-
2021
- 2021-11-26 RO ROA202100721A patent/RO135747B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO135747A0 (ro) | 2022-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5501617B2 (ja) | 鋼組成物、その形成方法、及びそれから形成した物品 | |
| EP0073384B1 (en) | Frangible tungsten penetrator | |
| Zagirnyak et al. | New methods of obtaining materials and structures for light armor protection | |
| CN107709597A (zh) | 悬架弹簧用钢及其制造方法 | |
| RU193315U1 (ru) | Пуля для стрелкового оружия с твердосплавным сердечником | |
| UA58628C2 (uk) | Заготовка для ствола вогнепальної зброї, спосіб її виготовлення та ствол вогнепальної зброї | |
| RU2549804C1 (ru) | Способ изготовления броневых листов из (альфа+бета)-титанового сплава и изделия из него | |
| RO135747B1 (ro) | Procedeu de realizare a unei bare şi a unui proiectil de 30 mm diametru din oţel tip maraging 300 | |
| US9644928B2 (en) | Bullet and practice cartridge for use on a shooting range | |
| JP6158794B2 (ja) | 空気硬化性衝撃耐性合金鋼、その合金を作製する方法、およびその合金を含む物品 | |
| Berns et al. | Microstructural changes in high interstitial stainless austenitic steels due to ballistic impact | |
| GARBARZ et al. | Ultrahigh-strength nanostructured steels for armours | |
| RU178911U1 (ru) | Сердечник бронебойной пули | |
| Siagian et al. | Development of steel as anti-ballistic combat vehicle material | |
| GB1605234A (en) | Fragmentation casing for a shell warhead or other ammunition | |
| RU2139357C1 (ru) | Способ изготовления стальных монолистовых бронеэлементов б 100 ст | |
| CA2414305C (en) | Material with high ballistic protective effect | |
| RO135748B1 (ro) | Procedeu de realizare a unui corp de proiectil perforant termobaric de calibru 73 mm pentru aruncătorul de grenade ag-9 şi corp de proiectil rezultat | |
| AU2011236054B2 (en) | Composite plate and method of forming the same | |
| Markovsky et al. | Electron beam cold hearth melted titanium alloys and the possibility of their use as anti-ballistic materials | |
| Sukumar et al. | Effect of heat treatment on mechanical properties and ballistic performance of Ti-4Al-2.3 V-1.9 Fe alloy | |
| JP3886881B2 (ja) | 防弾性に優れた高Ｍｎオーステナイト鋼板 | |
| RU224985U1 (ru) | Патрон для стрелкового оружия повышенной пробиваемости | |
| US10718597B2 (en) | Heterogeneously stacked multi layered metallic structures with adiabatic shear localization under uniaxial dynamic compression | |
| RU226881U1 (ru) | Сердечник из твердого сплава для стрелкового оружия |