装甲钢力学性能及影响因素
装甲车防护材料性能的实验研究

装甲车防护材料性能的实验研究在现代战争中,装甲车作为重要的作战装备,其防护性能的优劣直接关系到士兵的生命安全和作战任务的成败。
而防护材料作为装甲车防护系统的核心组成部分,其性能的研究具有至关重要的意义。
本文将对装甲车防护材料的性能进行深入的实验研究。
一、装甲车防护材料的种类及特点目前,常见的装甲车防护材料主要包括装甲钢、铝合金、陶瓷、复合材料等。
装甲钢具有较高的强度和硬度,能够有效抵御炮弹和子弹的冲击。
但其重量较大,会增加装甲车的整体重量,影响机动性。
铝合金相对较轻,具有良好的耐腐蚀性,但强度和硬度较装甲钢略逊一筹。
陶瓷材料具有极高的硬度和耐磨性,能够在瞬间吸收和分散大量的能量,但其脆性较大,在受到多次冲击后容易失效。
复合材料则结合了多种材料的优点,具有重量轻、强度高、抗冲击性好等特点,但成本相对较高。
二、实验目的与方法本次实验的主要目的是评估不同防护材料在模拟实战条件下的防护性能,包括抗冲击性、抗穿透性、抗爆炸性能等。
为了实现这一目的,我们采用了多种实验方法。
首先,利用高速冲击试验机对防护材料样本进行冲击实验,模拟炮弹和子弹的高速撞击。
其次,通过穿刺实验来检测材料的抗穿透性能。
此外,还进行了爆炸实验,以评估材料在爆炸冲击下的防护效果。
在实验过程中,严格控制实验条件,如冲击速度、穿刺力度、爆炸当量等,以确保实验结果的准确性和可比性。
三、实验结果与分析经过一系列的实验,得到了以下结果。
在抗冲击性能方面,陶瓷材料表现出色,能够在瞬间吸收大量的冲击能量,但其在多次冲击后出现了明显的裂纹和破碎。
装甲钢的抗冲击性能较为稳定,能够承受多次高强度的冲击,但由于其重量较大,在实际应用中受到一定限制。
铝合金的抗冲击性能相对较弱,在高速冲击下容易发生变形和破裂。
在抗穿透性能方面,装甲钢和陶瓷材料表现较好,能够有效阻止子弹和尖锐物体的穿透。
复合材料的抗穿透性能也较为理想,但其价格较高,限制了其大规模应用。
铝合金在这方面的表现不尽人意,容易被穿透。
影响钢材力学性能的因素2

2.3影响钢材力学性能的因素影响钢材力学性能的因素有:化学成分冶金和轧制过程时效冷作硬化温度应力集中和残余应力复杂应力状态1.化学成分钢的基本元素为铁(Fe),普通碳素钢中占99%,此外还有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等杂质元素,及硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等有害元素,这些总含量约1%,但对钢材力学性能却有很大影响。
碳:除铁以外最主要的元素。
碳含量增加,使钢材强度提高,塑性、韧性,特别是低温冲击韧性下降,同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降,恶化钢材可焊性,增加低温脆断的危险性。
一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下,焊接结构中应限制在0.20%以下。
硅:作为脱氧剂加入普通碳素钢。
适量硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。
一般镇静钢的含硅量为0.10%~0.30%,含量过高(达1%),会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。
锰:是一种弱脱氧剂。
适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。
普通碳素钢中锰的含量约为0.3%~0.8%。
含量过高(达1.0%~1.5%以上)使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性。
硫:有害元素。
引起钢材热脆,降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。
一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%,在焊接结构中应不超过0.050%。
磷:有害元素。
虽可提高强度、抗锈性,但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,尤其低温时发生冷脆,含量需严格控制,一般不超过0.050%,焊接结构中不超过0.045%。
氧:有害元素。
引起热脆。
一般要求含量小于0.05%。
氮:能使钢材强化,但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能,增加时效倾向和冷脆性。
一般要求含量小于0.008%。
为改善钢材力学性能,可适量增加锰、硅含量,还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素,炼成合金钢。
影响钢材性能的主要因素

硅也是有益元素,有更强的脱氧作用,是强 氧化剂,常与锰共同除氧。适量的硅可以细 化晶粒,提高钢的强度,而对塑性、韧性、 冷弯性能和焊接性能却没有显著的不良影响。 硅在镇静钢中的含量一般为0.12%~0.30%, 在低合金钢中的含量一般为0.2%~0.55%。 但过量的硅也会对焊接性能和抗锈蚀性能不 利。
影响钢材性能的主要因素
• 4. 热处理 • 一般钢材以热轧状态交货,某些高强度钢材
则在轧制后经热处理才出厂。热处理的目的 在于取得高强度的同时能够保持良好的塑性 和韧性。
影响钢材性能的主要因素
• 三、应力集中的影响
• 钢构件当中不可避免地 存在着孔洞、刻槽、凹 角、裂纹以及厚度或宽 度的突然改变,此时构 件中的应力不再保持均 匀分布,而是在某些区 域产生高峰应力,另外 一些区域则应力降低, 即所谓应力集中的现象。
• 8. 氧(O)、氮(N)
氧和氮也是有害元素,在金属熔化状态下可 以从空气中进入。氧能使钢热脆,其作用比 硫剧烈,一般要求其含量小于0.05%。氮能使 钢冷脆,与磷相似,一般要求其含量小于 0.008%。
影响钢材性能 二、成材过程中的影响
• 1. 冶炼
我国目前结构用钢主要是用平炉和氧化转炉 冶炼而成,侧吹转炉钢质量较差,不宜作为 承重结构用钢。在建筑钢结构中,主要使用 氧气顶吹转炉生产的钢材。冶炼过程控制钢 的化学成分与含量,并不可避免地产生冶金 缺陷,从而影响不同钢种、钢号的力学性能。
影响钢材性能的主要因素
• 7. 铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)
铝是强氧化剂,用铝进行补充脱氧,不仅能 进一步减少钢中的有害氧化物而且能细化晶 粒,提高钢的强度和低温韧性。铬和镍是提 高钢材强度的合金元素,用于Q390 及以上牌 号的钢材中,但其含量也应受到限制,以免 影响钢材的其他性能。
影响钢材性能因素的原因有哪些

影响钢材性能因素的原因有哪些钢材是一种广泛应用的金属材料,其作为建筑、制造、交通等多个领域的重要材料,对其性能的要求也逐渐提高。
因此,探究影响钢材性能的因素,有助于更好地选择和使用钢材材料。
1. 化学成分钢材性能的好坏主要取决于其化学成分。
通常情况下,钢材中不同元素的含量及其相对比例对钢材性能产生重要影响。
例如,碳与锰元素可以加强钢材的强度和硬度,硫和磷则会降低钢材的韧性和韧度。
因此,在制作不同用途的钢材时,对化学成分的控制也需要有所差别。
2. 热处理热处理是通过对钢材进行加热和冷却来改变其微观结构和硬度的一种方法。
通常情况下,高温处理会使钢材内部结构发生变化,从而影响其性能。
例如,经过淬火处理的钢材通常具有较高的硬度和强度,但脆性也相对较高,而经过退火处理的钢材则更具有韧性。
因此,选择不同的热处理过程对钢材材料的性能也有着至关重要的影响。
3. 腐蚀钢材在使用过程中还会遭受各种腐蚀,例如氧化、化学腐蚀等。
这些腐蚀会直接影响到钢材的表面质量和性能,降低钢材的使用寿命。
因此,在选择钢材时也需要考虑其耐腐蚀能力,以提高钢材在各种恶劣环境下的使用寿命。
4. 加工工艺钢材的性能还受到加工工艺的影响。
在钢材的生产和加工过程中,采用不同的工艺和方法,例如拉伸、压缩、弯曲等,都会对钢材的结构和性能产生影响。
因此,选择适当的加工工艺和方法,可以提高钢材的性能,并适应不同的使用场景。
5. 环境影响钢材的使用环境也会对其性能产生直接的影响。
例如,在潮湿的环境下,钢材容易发生腐蚀和氧化,导致钢材性能下降,使用寿命缩短。
在高温或低温环境下,钢材的性能和强度也会出现不同程度的变化。
因此,选择适合的钢材材料和使用环境,可以充分发挥钢材的性能,提高其使用寿命和安全性。
总结因素如化学成分、热处理、腐蚀、加工工艺、环境影响等都会对钢材的性能产生直接的影响。
在选择钢材材料和使用场景时,需要考虑这些因素,以确保钢材的质量和性能都能满足需求。
影响钢结构性能的因素

影响钢结构性能的因素一、影响钢结构性能的因素:1、化学成分:建筑结构中所用的材料为低碳钢和低碳合金钢,铁是基本元素,低碳钢中还会含有C、Si、S、P、N、O、Mn等,低碳合金钢除以上元素外换会有Cu、矾(V)、钛(Ti)、铬(Cr)等。
碳:碳含量增加,钢材的强度提高,塑性和韧性降低,焊接性和耐腐蚀性降低,因此碳的含量需加以控制,一般不超过0.22% 硫磷:硫可降低钢材的强度、塑性、韧性、焊接性;磷可提高钢材的强度和耐腐蚀性,当磷的含量较高时,需减少碳的含量以保持一定的塑性和韧性。
氮氧:氧和硫的作用相似,氮和磷的作用相似,但是这两种元素在冶炼过程中很容易逸出,可不做要求。
硅锰:是炼钢的脱氧剂,可提高钢材的强度,含量不高时,对塑性和韧性无显著的不良影响。
铬钒等稀有元素:能提高钢材的强度,又不显著降低钢的塑性和韧性。
铜:可以提高钢材的强度和腐蚀性,但对很焊接性有不利影响。
2、冶炼过程在冶炼过程中存在冶金缺陷,主要表现在:偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹、分层等。
3、钢材的硬化(即制作过程)冷加工:提高屈服强度,降低塑性和韧性热加工:变硬变脆,有剩余应力,材质不均匀自然时效、应变时效都会提高钢材的强度,降低钢材的塑性和韧性。
4、工作环境正温范围:250度左右出现蓝脆现象(250度左右时,钢材的强度略有提高,塑性和韧性降低,材料有转脆的现象,钢材表面氧化膜呈现蓝色)负温范围:出现低温冷脆(钢材的强度有一定的提高,塑性和韧性降低,材料逐渐变脆)腐蚀环境:腐蚀使得钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。
刚才锈蚀后,使钢构件有效截面减小,强度降低,最终使钢结构材料产生破坏。
故钢构件需涂防腐涂料。
5、反复荷载作用反复荷载作用的钢构件,会产生疲劳破坏,降低构件的使用寿命6、复杂的应力状态钢构件中经常存在的孔洞、凹角、槽口、裂纹等缺陷,这些缺陷使截面的完整性遭到破坏,产生应力集中,使得钢材有变脆的趋势,应力集中系数越大,变脆的倾向越严重,在负温下或动力荷载作用下,需考虑应力集中的问题,并采取措施减小应力集中并采用质量优良的钢材。
6211装甲钢标准

6211装甲钢标准6211装甲钢是一种高强度、高硬度的特种钢材,主要用于制造军事装甲车辆、坦克和防弹装备。
这种钢材具有优良的防护性能,能够有效抵御枪弹、炮弹和爆炸冲击,保障作战人员的生命安全。
因此,6211装甲钢的标准制定至关重要,它直接关系到军事装备的质量和性能。
首先,6211装甲钢的标准应包括材料成分、力学性能、金相组织、热处理工艺和表面质量等方面的要求。
材料成分是决定钢材性能的基础,必须严格控制碳含量、硅含量、锰含量等元素的含量,以保证钢材的强度和硬度达到要求。
力学性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标,这些指标直接关系到装甲钢的抗冲击能力和防护性能。
金相组织是评定钢材组织性能的重要指标,需要对装甲钢的组织结构进行严格的检测和评定。
热处理工艺是提高钢材硬度和强度的关键,必须明确规定热处理工艺参数和工艺流程。
表面质量是装甲钢最直接暴露在外部环境下的部分,必须保证表面光洁、无裂纹、无氧化等缺陷。
其次,6211装甲钢的标准还应包括加工性能、焊接性能、防护性能和使用要求等方面的内容。
加工性能是指装甲钢在切削、冲压、弯曲等加工过程中的性能表现,必须保证装甲钢具有良好的加工性能,以便于制造装甲车辆和坦克等军事装备。
焊接性能是指装甲钢在焊接过程中的性能表现,必须保证焊接接头具有良好的强度和韧性,以保证装甲钢的整体防护性能。
防护性能是评定装甲钢抗冲击、抗穿透、抗爆炸等性能的重要指标,必须进行严格的实验测试和评定。
使用要求是指装甲钢在实际使用过程中的要求,包括储存条件、运输条件、使用环境等方面的要求,必须明确规定以保证装甲钢的使用性能。
综上所述,6211装甲钢的标准制定是一项复杂而又重要的工作,需要各方专家的共同努力和深入研究,以保证装甲钢的质量和性能达到国际先进水平。
只有制定了科学合理的标准,才能保证装甲钢在军事装备中发挥最大的作用,保障国家安全和军事实力。
希望各方专家能够加强合作,共同推动6211装甲钢标准的制定工作,为我国军事装备的发展做出积极贡献。
影响钢材性能的因素

(4) 温度影响
钢材对温钢材的低温性能更重要。
在正温范围,总的趋势是随着温度的升高,钢材强 度降低,变形增大。约在200℃以内钢材性能没有很大变
第二章 建筑结构材料
本章主要内容
1.影响钢材力学性能的主要因素
1
1.影响钢材力学性能的主要因素 影响钢材力学性能的因素有很多,本节主要讨论化学 成分、冶金缺陷、钢材硬化、应力集中、残余应力、温度 变化及疲劳对钢材性能的影响。
(1)化学成分 碳:形成钢材强度的主要成分。碳含量提高,则钢 材强度提高,但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊 性及抗锈蚀能力下降,尤其是低温下的冲击韧性也会降低。
“热脆”:硫能生成易于熔化的硫化铁,当热加工及 焊接使温度达800~1000℃时,使钢材出现裂纹、变脆的 现象。
“冷脆”:在低温时,磷使钢材的冲击韧性大幅度下
降的现象。 氧和氮:钢中的有害杂质。氧能使钢热脆,氮能使钢 冷脆。
(2)冶金缺陷的影响 常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹、
分层等,都会使钢材性能变差。
(4)冲击韧性 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和
塑性的综合指标。
冲击韧性随温度的降低而下降。其规律是开始下降缓 慢,当达到临界温度时,突然呈脆性,这种性质称为钢材 的冷脆性。钢材的脆性临界温度越低,低温冲击韧性越好。 对于直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结 构,应有冲击韧性保证。
3.建筑钢材的设计指标 (1)钢筋的强度标准值和强度设计值 材料强度标准值:正常情况下可能出现的最小材料
决定和影响钢材性能的因素

钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标:通过一次拉伸试验可得到抗拉强度,伸长率和屈服点三项基本性能;通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能;通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
一次拉伸试验拉伸试验钢材的一次拉伸试验可分为下列五个阶段:(如图)1 .弹性阶段可得到弹性模量和比例极限2. 弹塑性阶段3 .屈服阶段可得到屈服强度4 .强化阶段 钢材部分恢复了继续承受增长荷载的能力,压力曲线又有上升趋势这一阶段可得到抗拉强度5 .颈缩阶段当试件达到时,在承载力最弱的截面处,截面收缩,局部变细,并且荷载下降直至拉断,本阶段可得到收缩率和伸长率通过上述试验可以得到钢材的三大主要的机械性能指标.术语解释屈服强度是根据依次拉伸试验确定的,因为钢材下屈服点受试件的加载速度,截面形状和测量技术的影响较小,对同一种钢材有较稳定的数值,所以以下屈服点作为钢材的屈服强度,由于钢材载非弹性工作阶段时,钢材屈服并暂时失去继续承受荷载的能力,伴随产生很大的变形,因此钢结构设计常吧屈服点作为构件应力可以达到的极限,即把屈服强度作为钢材强度承载能力极限状态的标志。
抗拉强度是钢材破坏性能的极限,钢材屈服强度与抗拉强度的比值称为屈服比,它表明设计强度的一种储备,既要求结构安全可靠,又要求经济合理,所以在要求钢材屈服强度的同时,也要求钢材具有适当的抗拉强度。
伸长率表明钢材的塑性变形的发展能力,伸长率较高的钢材对调整结构中局部超屈服高额应力塑性内力重分布的进行和减少,以及结构脆性破坏的倾向性等有重要意义。
冷弯试验及其性能钢材的冷弯性能是指钢材在常温下弯曲弯曲加工发生塑性变形时对产生裂纹抵抗能力的一项指标,不仅检验钢材的冷加工能力和显示钢材的内部缺陷状态的一项指标,并且也是考虑钢材在复杂应力状态下发展裂纹变形能力的一项指标。
冷弯试验冲头在标准试件中部加载,检查记录试件弯曲部位出现裂纹或分层情况时的冷弯角。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高强度低碳马氏体装甲钢先进性能试验的设计The design of advanced performance high strength low-carbon martensitic armour steels起止页码:140-153出版日期(期刊号):Material science and Engineering A 485(2008) 140-153出版单位:Material science and Engineering外文翻译译文:摘要:通过一系列的回火马氏体合金钢的试验,我们发现对于给出的不同化学组成的装甲钢,先进弹道试验的热处理参数与更高机械性能所需的热处理参数不同,从而导致了具体的机械性能与弹道试验之间产生了矛盾。
通过对13组回火马氏体装甲钢板进行系统的显微分析和断面分析使我们更好的理解和提高那些实际上机械性能低于目前军用和国防用的材料的弹道试验用钢的性能。
而且,在弹道试验中,夹渣所引起的不利影响取决于回火温度和应变速率。
关键词:装甲钢;机械性能;弹道试验;应变速率;马氏体;夹渣1.简介:现今,一些作者指出装甲钢的机械性能和弹道试验之间缺乏一致对应性。
到目前为止,提出了从使用强度和基体硬度的设计等诸多疑问。
因此,找出另一种更接近弹道试验的预测结果的可行的显微结构,显得非常必要。
在之前的文章中我们已经提到了厚度小于6mm的马氏体钢板,其显微结构对弹道试验性能的影响。
在本文中我们将一系列MnS夹渣钢板在第应变速率的冲击试验和室温下的拉伸试验的结果进行了比较,并且在高应变速率下对断面形板进行弹道试验,目的是为了了解基于机械性能的预测与目前大多数的设计实例之间的不符之处。
在弹道试验中,我们所用的回火马氏体钢板其厚度都小于8.5mm。
在局部横向电磁场作用下,弹道试验表明,高温下冲击诱使初始的孪生马氏体向奥氏体转变,最后转变成非孪生的马氏体。
此结果与Bai和Dodd,及Rosenberg 和Dekel 关于绝热剪切带的存在,形成与冲击区,其中最高温度超过720℃,可以达到诱使相变的提议不谋而合。
高速弹头穿入金属装甲钢的深度是一个具有重大研究意义的指标。
它适合用来标定没有正规或统一标准的装甲钢设计。
每一个国家或国家联合机构所采用的试验的具体试样和工序,取决于它们对该物体的定义和具体的质量水平(如板厚,材料类型,弹药重量,弹头大小,速度,以及评价试验成功的参数标准)。
对于不同客户的不同需求,制造商有义务改善其产品的性能来满足客户的要求。
最常用而且是最综合的试验标准是由美国国家司法研究所出版的,其标准的出版是为军事力量服务的,用来测试单兵作战装备的性能。
现在,其他的组织把这些标准作为私用,北约组织制定自己的标准,其众所周知的名气是以缩写STANAG 出现的。
澳大利亚和新西兰也制定了标准,其缩写为AS/NZS 。
PSDB 研究了穿透试验,并制定了一个标准和测试体制,现在被广泛应用并且一部分被美国国家司法研究所采用。
南非引入了新的弹道试验方法和评定标准,使装甲钢在满足力学定律得前提下,保持结构完整等具体要求。
因此,对使用者而言,对于一种材料基于某种不确定用途是没有固定的试验要求的。
考虑到大多数标准在弹道时具有确定的参数限制和评价是的目标系统的漏洞,自然而然地提出了临界速度V50的概念。
它将穿入和不穿入两种情况区别开来。
Czarnecki 认为V50参数在弹头击中钢板时能量转变上有一定的波动。
V50是众多于冲击相关的参数的基础,。
工程上的参数变化包括(尖头形状,横截面积,L-D 比,质量和刚度)和目标参数(材料性能,厚度,放置位置,边界条件)等其他因素。
Naik et al.确定和定义了45个参数和基本要求来模拟弹道试验行为中纤维组成。
简单地说,V50是通过在正常的射击路线下,弹头击中目标表面而确定的,当需要更精确的弹道参数定义时,实验者必须做大量的实验来使V50趋于某一固定值。
STANAG 预先确定相对于NATO 为7.62mm 装甲钢穿透的最大厚度约为80mm 的弹道试验极限速度V50=580,980,1536和2008m/s 。
美国国家司法研究预先确定用弹头为M33 0.5 时其临界速度V50=400,600和800m/s.弹道试验如绝热剪切形变一样是与动态变形相关而闻名的。
Hickey 提出了另一种评定弹道试验的方法,质量效率,Em 是一个比值,其公式如下:505046)()(46)/()/(atthesameV V Al ofTi ness platethick density ofRHA ness platethick density atthesameV V Al ofTi area weight ofRHAarea weight E m --⨯⨯=--=此公式在Lee et al 的论文中提到过,当其临界速度变化仅有1%时而质量效率的波动在2%到9%之间。
Lee et al 在室温和应变速率为10-3/s 下做了拉伸试验,运用统计学和Kolsky 的动态测试技术将弹道试验和绝热剪脐带的行为及材料的显微结构之间的关系建立起来。
此关系表明对厚度和相同的空气密度的同一材料相同在理想的显微结构下V50是可以继续提高的。
这与Hammond 和Proud ,Bai 和Dodd ,Rosenberg 和Dekel 等的在本文中提到的观点相近。
一些研究表明装甲钢的两向和三向应力应变状态取决于其厚度,而且在弹道试验中对其几何形状和硬度有重要影响。
Ben-Dor et al.提出了一种对任意两种材料组合的构件的理想设计的分析方法。
在它们的设计中,弹道极限速度是预先设定好的,最小的空气密度采用理想物体状态下的密度。
现今,很多智能程序和分析模型发展迅速,确保了弹道试验结果预测的准确性。
其中涉及的在室温下低应变速率条件的机械性能和高应变速率下的强度和延伸率等性能是通过Split Hopkinson的压力杆原理来确定的。
装甲钢材料的不均匀性,夹渣物的参予和形状及其分布,晶粒边界几何形状,初始相的状态等对弹道试验的影响在其模型中不会明显的显现出来。
在弹道应变速率下材料的组分的变化成为了本试验结果与前人结果不同的合理解释之一。
2.材料和试验2.1化学组成和机械加工开始的五组试验装甲钢命名为G1A到G3,其名称是由弹道试验的标准定义的,在2.2节会提到,与现在生产或使用中的装甲钢相比,将其命名为A66,M38和RL5。
其化学组成如表1所示:将5Kg熔融合金注入到45mmx70mmx230mm的低碳钢模型空腔中,所形成的钢锭使其在1100℃保持一小时,然后再经过4道热轧工序,其收缩量约为20%,每道工序减少板厚60.2mm,成型温度介于950到900℃,然后空冷。
将此钢板在900℃奥氏体化20min,淬火(水作介质),然后在180℃到250℃回火20min至1h。
在进行弹道测试之前,我们对钢板的显微结构和晶相要进行电子显微镜和X射线衍射分析。
进行弹道试验的钢板尺寸为宽200-500mm,长500-550mm。
2.2弹道测试现今,使用最广的车辆用装甲钢,其规格是STANAG4659.此规格的钢材要求M193尺寸为5.56mmx45mm的弹头其冲击速度为937 20m/s。
这意味着其冲击速度可在917到957之间选择。
在目前的工作中,对于M193和R4测试,V50 是预先设定好的上限冲击速度。
通过每次冲击来评定弹道测试的结果,在冲击区没有光线通过或是在其表面的突起处没有裂开,这两种情况均可认为试验成功。
在多次冲击测试中,一旦产生了上述其中一种现象,则认为此钢板弹道测试失败。
将钢板沿宽度250mm方向夹紧,记录下每次冲击的参数和结果,一般每块钢板进行五次冲击测试。
若在五次冲击中,既有成功的又有失的,则认为此次试验为“部分失败”。
3.弹道测试结果3.1弹道测试报告表2表明了根据目前南非归规格测试的装甲钢材料的使用机械性能。
另外,马氏体温度开始于(Ms),小部分仍保持奥氏体状态钢板的屈服强度被认为是重要的设计参数。
由于热处理对钢板厚度的限制,在-40℃下用尺寸为5mmx10mmx55mm的替代试样来测试其冲击吸收功。
A66,M38和RL5钢的冲击功的测试试样是由对应的制造商提供的标准试样。
这8种马氏体钢的弹道试验结果如表3所示。
表2弹道试验前钢板的性能注:对于商业用钢,CIE值是根据具体的生产规格来选取。
表3从弹道试验报告上,我们可以得出,薄的马氏体板起屈强比较小,对抵抗弹道冲击更有效,然而报告也表明,高硬度,高屈服强度和极限强度的板是不适合来说明马氏体钢的良好的弹道性能的。
典型的弹道试验如图1(a)所示,它表明中等冲击水平下,钢板没有穿透或裂开,在图的正前方的白点是铅和铜质在胶片上的投影。
图1(b)所示的是清除干净后的失败的弹道实验钢板。
4.机械性能的测量4.1 试样制备和机械性能的测量将拉伸试样和夏比冲击的替代试样在800,850,900和950下奥氏体化20min。
另外,在氩气气氛和水作介质下淬火,形成马氏体的显微结构。
将试样150,180,200,250,300,350和400℃下进行不同时间的回火处理,回火时长15-60min。
将拉伸试样沿平行于轧制方向线切割,然后根据ASTM E8-04标准,在INSTRON 8500液压拉伸试验机上测试其屈服强度,极限拉伸强度,和延伸率。
根据目前的设计程序,室温下的极限拉伸强度被认为是弹道实验的第一个限制因素。
作为拉伸性能的一种情况,现今沿用的冲击功测试规格,即在一个相对弹道实验“较慢”的应变速率下测试拉伸性能。
在-40℃下测出的试样的冲击功来修正和指导弹道性能的第二个限制因素。
在马氏体转变温度装甲钢的弹道性能和机械性能通过THETA734膨胀计来测定。
将试样切割成10mmx5mmx1.5mm的矩形体,机械打磨光滑和在0℃的4%的高氯酸中浸洗。
将酸洗的试样在原子力显微镜下观察表面及马氏体的转变。
将试样以1-2℃/min加热到奥氏体转变温度,然后将其入水20min,再以200℃/s在氩气流下淬火到室温,马氏体转变温度从图1(c)冷却途径可以得出。
图1(a)G1A钢弹道冲击的正面图;(b)G2A**未通过试验的明显的弹痕图;(c)A66钢马氏体开始转变温度的确定快冷线。
在电子显微镜下观察的晶片直径为3mm是从淬火,回火钢预先准备的弹道实验钢板上切割下来的。
拉伸和冲击实验及弹道试验后材料的表面要在JEOL-JSM-6300扫描电子显微镜上经过模型分析,来确定其可能出现的夹渣情况。
4.2极限强度,屈强比和夏比冲击功G1A到G3五种测量不同奥氏体化和回火温度下的装甲钢的极限强度,屈强比和在-40℃下的冲击功用方程来描述三中性能之间相对于热处理温度之间的关系,以及其表面状态来确定其性能的测量值。