Автоматичне зварювання, 2025, №06

2025 №06 (05)

DOI of Article
10.37434/as2025.06.06

2025 №06 (07)

Журнал «Автоматичне зварювання», № 6, 2025, с. 51-59

Шляхи підвищення кулестійкості зварних з’єднань броньових сталей високої та надвисокої твердості (Огляд)

О.А. Сливінський, М.М. Ковтонюк

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, Берестейський проспект, 37. E-mail: o.slyvinsky@gmail.com

Стаття присвячена аналізу сучасних підходів до підвищення кулестійкості зварних з’єднань броньових сталей високої та надвисокої твердості. На підставі аналізу фактичного хімічного складу плавок броньових сталей іноземного виробництва визначено середньостатистичний вміст у них основних елементів, що впливають на характер структурно-фазових перетворень під впливом термічного циклу зварювання. З метою зниження рівня структурної та механічної неоднорідності металу зварювальної зони термічного впливу (ЗТВ) під час виготовлення зварних складальних одиниць корпусів бронетехніки зі сталей закордонного виробництва вміст Ni, Cr, Mo, B, а також Si і V (у разі легування ними сталі) має бути об’єктом вхідного контролю, для чого шляхом додаткових досліджень має бути визначено мінімальну нижню границю вмісту в них легувальних елементів. Розглянуто сучасний стан зварювально-металургійних методів підвищення балістичної стійкості зварних з’єднань броньових сталей, що передбачають диференціацію механічних властивостей швів комбінуванням зварювальних, наплавлювальних і допоміжних матеріалів або регулювання їхньою структурно-фазового складу впровадженням нових зварювальних матеріалів, комбінованих і гібридних технологій зварювання. За літературними даними наведено композиції основних зварювальних матеріалів, застосовуваних для наплавлення кулестійких шарів. Особливу увагу приділено перспективам плазмово-порошкового наплавлення (ППН) задля локального зміцнення металу зварних швів, а також ЗТВ, із забезпеченням контрольованого тепловкладення та мінімального перемішування основного та присадного матеріалів. Узагальнено переваги та недоліки ППН і сформульовано основні напрями подальших досліджень для успішного впровадження цього способу з метою підвищення балістичної стійкості зварних з’єднань броньових сталей високої та надвисокої твердості. Бібліогр. 27, табл. 5, рис. 4.
Ключові слова: зварні з’єднання, броньові сталі високої та надвисокої твердості, кулестійкість, зміцнювальне наплавлення, плазмово-порошкове наплавлення

Надійшла до редакції 25.07.2025
Отримано у переглянутому вигляді 16.10.2025
Прийнято 02.12.2025

Список літератури

1. Hazell, P.J. (2022) Armour: Materials, theory, and design. 2nd ed. Boca Raton, London, New York, CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003322719
2. Rosenberg, Z., Dekel, E. (2020) Terminal ballistics. 3rd ed. Cham, Springer Nature Switzerland AG. https://doi.org/10.1007/978-3-030-46612-1
3. Hanhold, B., Babu, S.S., Cola, G. (2013) Investigation of heat affected zone softening in armour steels. Pt 1. Phase transformation kinetics. Sci. and Technol. of Welding and Joining, 18(3), 247–252. https://doi.org/10.1179/1362171812Y.0000000100
4. Костін В.А., Позняков В.Д., Берднікова О.М., Жуков В.В., Алексеєнко Т.О., Алексеєнко І.І. (2020) Вплив структурних перетворень на механічні властивості зварних з’єднань броньових сталей. Фізико-хімічна механіка матеріалів, 56(4), 36–43. https://doi.org/10.1007/s11003-021-00453-1
5. Madhusudhan Reddy, G., Mohandas, T., Papukutty, K.K. (1998) Effect of welding process on the ballistic performance of high-strength low-alloy steel weldments. J. Mater. Proc. Technol., 74(1-3), 27–35. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00245-8
6. Slyvinskyy, О., Chvertko, Y., Bisyk, S. (2019) Effect of welding heat input on heat-affected zone softening in quenched and tempered armor steels. High Temperature Material Processes, 23(3), 239–253. https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2019031690
7. Pang, W., Ahmed, N., Dunne, D. (2011) Hardness and microstructural gradients in the heat affected zone of welded low-carbon quenched and tempered steels. Australasian Welding J., 56(2), 36–48.
8. Slyvins’kyy, О.A., Kvasnyts’kyy, V.V., Vladymyrskyi I.A., Bisyk, S.P., Chvertko, Ye.P., Kovalenko, V.L. (2024) Effect of heat input during welding on the microstructure and mechanical properties of the heat-affected zone of MIL-A-46100 armour steel. Metallophysics and Advanced Technologies, 46(7), 663–677. https://doi.org/10.15407/mfint.46.07.0663
9. Balakrishnan, M., Balasubramanian, V., Madhusudhan Reddy, G. (2013) Microstructural analysis of ballistic tests on welded armor steel joints. Metallography, Microstructure, and Analysis, 2, 125–139. https://doi.org/10.1007/s13632-013-0069-5
10. Balakrishnan, M., Balasubramanian, V., Madhusudhan Reddy, G. (2013) Effect of hardfacing consumables on ballistic performance of Q&T steel joints. Defence Technology, 9(4), 249–258. https://doi.org/10.1016/j.dt.2013.12.007
11. Garašić, I., Jurica, M., Iljkić, D., Barišić, A. (2019) Determination of ballistic properties on armox 500T steel welded joint. Engineering Review, 39(2), 186–196. https://doi.org/10.30765/er.39.2.8
12. ДСТУ В 9014:2020 Дугове зварювання конструкцій зі сталей високої твердості для легкоброньованої техніки. Технічні умови. Чинний від 2020–09–01. Київ, ДП «УкрНДНЦ».
13. Choo, S.-H., Baek, E.-R., Lee, S. (1996) Ballistic impact behavior of multilayered armor plates processed by hardfacing. Metallurg. and Mater Transact. A, 27, 3335–3340. https://doi.org/10.1007/BF02663884
14. Balakrishnan, M., Balasubramanian, V., Madhusudhan Reddy, G. (2013) Effect of PTA hardfaced interlayer thickness on ballistic performance of shielded metal arc welded armor steel welds. J. Mater. Eng. and Performance, 22, 806–814. https://doi.org/10.1007/s11665-012-0338-5
15. Klimpel, A., Luksa, K., Burda, M. (2010) Structure and properties of GMA surfaced armour plates. Archives of Materials Science and Engineering, 43(2), 109–116.
16. Ghauri, K.M., Iqbal, A., Ali, L., Ahmad, A., Hameed, G., Hussain, N. (2012) Enhancement of mechanical and ballistic properties of quenched and tempered high strength low alloy steel weldments. J. of Faculty of Engineering & Technology, 19(1), 27–41.
17. Сливінський О.А., Борніков А.С. (2018) Вплив вуглецевих волокнистих присадок на структуру та твердість наплавленого аустенітного металу. Технологические системы, 2(83), 75–81. https://doi.org/10.29010/083.9
18. Kim, C.J., Jeong, Y.C., Son, H.J., Seo, B.W., Kim, S., Lyu, S.-K., Hou, X., Cho, Y.T. (2024) Revolutionizing hardness via nanoparticle flux in welding of high-hardness armor steel. Materials & Design, 242, 113001. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.113001
19. Krishna Murthy, N., Janaki Ram, G.D., Murty, B.S. et al. (2014) Carbide-free bainitic weld metal: A new concept in welding of armor steels. Metallurgical and Mater. Transact. B, 45, 2327–2337. https://doi.org/10.1007/s11663-014-0120-1
20. Wang, W., Huo, L., Zhang, Y., Wang, D., Jing, H. (2002) New developed welding electrode for improving the fatigue strength of welded joints. J. Mater. Sci. & Technol., 18(6), 527–531.
21. Skowronska, B., Szulc, J., Bober, M., Baranowski, M., Chmielewski, T. (2022) Selected properties of RAMOR 500 steel welded joints by hybrid PTA-MAG. J. of Advanced Joining Processes, 5, 100111. https://doi.org/10.1016/j.jajp.2022.100111
22. Boulos, M.I., Fauchais, P., Pfender, E. (2023) Plasma torches for cutting, welding and PTA coating. In: Handbook of Thermal Plasmas. Cham, Springer, 659–741. https://doi.org/10.1007/978-3-030-84936-8_47
23. Rohan, P., Boxanova, M., Zhang, L., Kramar, T., Lukac, F. (2017) High speed steel deposited by pulsed PTA – Frequency influence. In: ITSC 2017. ASM Intern., 404–407. https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2017p0404
24. Zikin, A., Hussainova, I., Katsich, C., Badisch, E., Tomastik, C. (2012) Advanced chromium carbide-based hardfacings. Surf. Coat. Technol., 206(19-20), 4270–4278. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.04.039
25. Hállen, H., Lugscheider, E., Ait-Mekideche, A. (1991) Plasma transferred arc surfacing with high deposition rates. In: Proc. of Conf. on Thermal Spray Coatings: Properties. Processes and Applications. Pittsburgh, USA. p. 5379.
26. DuMola, R., Heath, G. (1997) New developments in the plasma transferred arc process. In: Int. Thermal Spray Conf. ASM International. 427–434. https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc1997p0427
27. Wilden, J., Bergmann, J., Frank, H. (2006) Plasma transferred arc welding – Modeling and experimental optimization. J. of Thermal Spray Technol., 15, 779–784. https://doi.org/10.1361/105996306X146767

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.