Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження
The manuscript is devoted to the study of structural changes in the penetration zone of Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C steel, which was developed for ballistic damage protection. Obtaining thin plates from lightweight high-strength steels based on the Fe-Mn-Al-C system for such use is an ex...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-1 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| id |
oai:ojs2.localhost:article-344 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Metal Science and Treatment of Metals |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-20T19:47:17Z |
| collection |
OJS |
| topic |
Fe-Mn-Al-C броньова пластина балістичне ураження зміни мікроструктури мікродефекти розподіл навантаження |
| spellingShingle |
Fe-Mn-Al-C броньова пластина балістичне ураження зміни мікроструктури мікродефекти розподіл навантаження Voron, M. М. Tymoshenko, A. M. Semenko, A. Yu. Smirnov, O. M. Schwab, S. L. Skorobagatko, Yu. P. Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| topic_facet |
Fe-Mn-Al-C armor plate ballistic damage microstructure changes microdefects load sharing Fe-Mn-Al-C броньова пластина балістичне ураження зміни мікроструктури мікродефекти розподіл навантаження |
| format |
Article |
| author |
Voron, M. М. Tymoshenko, A. M. Semenko, A. Yu. Smirnov, O. M. Schwab, S. L. Skorobagatko, Yu. P. |
| author_facet |
Voron, M. М. Tymoshenko, A. M. Semenko, A. Yu. Smirnov, O. M. Schwab, S. L. Skorobagatko, Yu. P. |
| author_sort |
Voron, M. М. |
| title |
Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| title_short |
Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| title_full |
Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| title_fullStr |
Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| title_full_unstemmed |
Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження |
| title_sort |
мікроструктурні зміни високоміцної сталі fe-26mn-10al-1.2si-2.2cr-1.8ni-0.15v-1c після балістичного ураження |
| title_alt |
Microstructural changes of high-strength steel Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C after ballistic damage |
| description |
The manuscript is devoted to the study of structural changes in the penetration zone of Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C steel, which was developed for ballistic damage protection. Obtaining thin plates from lightweight high-strength steels based on the Fe-Mn-Al-C system for such use is an extremely promising and unexplored task. The work analyzes the influence of mechanical properties and mechanisms of microstructural changes, according to which armor metallic materials and studied type steels can resist bullet damage most effectively. To provide the research, as-cast steel billet was obtained under conditions of open induction melting, and then it was subsequently subjected to hot plastic deformation and normalization. The resulting plate was ballistic tested and the structure of the near-bullet hollow area was investigated. Studies of mechanical properties revealed extremely high strength of steel, the required level of plasticity and average hardness: UTS=2240 MPa, YS=1784 MPa, δ=6.2%, ψ=16.8%, HRC=42-46.
Studies of the bullet hollow cross-section area showed the formation of two zones. The first zone repeated the shaper of the bullet and demonstrated significant local plastic deformation of the steel near the strike surface. In the near-surface region, local recrystallization and a microhardness decrease was observed due to thermal influence. When moving closer to the central zone, surface hardening is observed, which is expressed in a noticeable increase in microhardness. The second zone shows signs of brittle fracture. In its microstructure, adiabatic shear bands and places of stress accumulation that form microcracks are observed. In the zone of l plate failure, the formation of microdefects coalescence areas was detected, the shape of which repeats the load distribution inside the material.
The obtained data indicate that the proposed steel is suitable for protection against ballistic damage, but at greater thicknesses. It is able to resist ballistic loads due to the effective absorption of impact energy, which is expressed in the implementation of several mechanisms simultaneously - local hardening, formation of ASB, accumulation of defects and stresses and the sequential formation of microcracks, as well as in their coalescence during the deformation of the material. |
| publisher |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-1 |
| work_keys_str_mv |
AT voronmm microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT tymoshenkoam microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT semenkoayu microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT smirnovom microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT schwabsl microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT skorobagatkoyup microstructuralchangesofhighstrengthsteelfe26mn10al12si22cr18ni015v1cafterballisticdamage AT voronmm míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ AT tymoshenkoam míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ AT semenkoayu míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ AT smirnovom míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ AT schwabsl míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ AT skorobagatkoyup míkrostrukturnízmínivisokomícnoístalífe26mn10al12si22cr18ni015v1cpíslâbalístičnogouražennâ |
| first_indexed |
2025-10-21T01:45:42Z |
| last_indexed |
2025-10-21T01:45:42Z |
| _version_ |
1848189691157807104 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-3442025-10-20T19:47:17Z Microstructural changes of high-strength steel Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C after ballistic damage Мікроструктурні зміни високоміцної сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C після балістичного ураження Voron, M. М. Tymoshenko, A. M. Semenko, A. Yu. Smirnov, O. M. Schwab, S. L. Skorobagatko, Yu. P. Fe-Mn-Al-C armor plate ballistic damage microstructure changes microdefects load sharing Fe-Mn-Al-C броньова пластина балістичне ураження зміни мікроструктури мікродефекти розподіл навантаження The manuscript is devoted to the study of structural changes in the penetration zone of Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C steel, which was developed for ballistic damage protection. Obtaining thin plates from lightweight high-strength steels based on the Fe-Mn-Al-C system for such use is an extremely promising and unexplored task. The work analyzes the influence of mechanical properties and mechanisms of microstructural changes, according to which armor metallic materials and studied type steels can resist bullet damage most effectively. To provide the research, as-cast steel billet was obtained under conditions of open induction melting, and then it was subsequently subjected to hot plastic deformation and normalization. The resulting plate was ballistic tested and the structure of the near-bullet hollow area was investigated. Studies of mechanical properties revealed extremely high strength of steel, the required level of plasticity and average hardness: UTS=2240 MPa, YS=1784 MPa, δ=6.2%, ψ=16.8%, HRC=42-46. Studies of the bullet hollow cross-section area showed the formation of two zones. The first zone repeated the shaper of the bullet and demonstrated significant local plastic deformation of the steel near the strike surface. In the near-surface region, local recrystallization and a microhardness decrease was observed due to thermal influence. When moving closer to the central zone, surface hardening is observed, which is expressed in a noticeable increase in microhardness. The second zone shows signs of brittle fracture. In its microstructure, adiabatic shear bands and places of stress accumulation that form microcracks are observed. In the zone of l plate failure, the formation of microdefects coalescence areas was detected, the shape of which repeats the load distribution inside the material. The obtained data indicate that the proposed steel is suitable for protection against ballistic damage, but at greater thicknesses. It is able to resist ballistic loads due to the effective absorption of impact energy, which is expressed in the implementation of several mechanisms simultaneously - local hardening, formation of ASB, accumulation of defects and stresses and the sequential formation of microcracks, as well as in their coalescence during the deformation of the material. Роботу присвячено дослідженню структурних змін у зоні пробиття сталі Fe-26Mn-10Al-1.2Si-2.2Cr-1.8Ni-0.15V-1C, яку розробляли для захисту від балістичного ураження. Одержання для такого застосування тонких пластин з легких надміцних сталей на основі системи Fe-Mn-Al-C є надзвичайно перспективною та невивченою задачею. В роботі проведено аналіз впливу механічних властивостей та механізмів мікроструктурних змін, за якими броньові металеві матеріали та сталі досліджуваного типу чинять опір кульовому балістичному ураженню найбільш ефективно. Дя проведення досліджень, в умовах відкритої індукційнної плавки, було одержану литу сталеву заготовку, яку надалі піддавали гарячій пластичній деформації і нормалізації. Одержану пластину випробовували на простріл та досліджували будову отвору балістичного пробиття. Дослідження механічних властивостей виявили надзвичайно високу міцність сталі, потрібний рівень пластичності та посередню твердість: σв=2240 MPa, σт=1784 MPa, δ= 6.2%, ψ=16.8%, HRC = 42-46. Дослідження поперечного профілю отвору прострілу пластини показали формування двох зон. Перша зона повторювала контур кулі та демонструвала значні ознаки локальної пластичної деформації сталі біля поверхні ураження. В приповерхневій області спостерігається локальна рекристалізація і зниження твердості через термічний вплив. При віддаленні від поверхні, ближче до центральної зони отвору спостерігається поверхневе наклепування, яке виражається у помітному зростанні мікротвердості. Друга зона проявляє ознаки крихкого руйнування. В її мікроструктурі спостерігаються смуги адіабатичного зсуву та місця накопичення напружень, які утворюють мікротріщини. В зоні остаточного руйнування пластини виявлено формування областей коалесценції мікродефектів, форма яких повторює розподіл навантаження всередині матеріалу. Отримані дані свідчать про те, що запропонована сталь придатна для захисту від балістичних пошкоджень, але при більшій товщині. Вона здатна протистояти балістичним навантаженням завдяки ефективному поглинанню енергії удару, що виражається в реалізації кількох механізмів одночасно - локальному зміцненні, утворенні адіабатичних смуг зсуву, накопиченні дефектів і напружень та послідовному утворенні мікротріщин, а також в їх коалесценції під час деформації матеріалу. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2025-09-30 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-3-1 Scientific Technical Journal; Vol. 31 No. 3 (2025): Vol. 31 No. 3 (2025): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals Науково-технічний журнал; Том 31 № 3 (2025): Том 31 № 3 (2025): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2025 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |