| 2026 №04 (07) | 2026 №04 (02) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2026, с. 3-13
Формування структури та балістична стійкість з’єднань броньових сталей, одержаних імпульсно-плазмовим зварюванням
О.А. Сливінський1,2
, В.Д. Позняков2, В.М. Коржик2, Є.В. Ілляшенко2, С.П. Бісик3
1НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».
03056, Україна, м. Київ, Берестейський просп., 37.
E-mail: o.slyvinsky@gmail.com
2ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11.
3Національний університет оборони України. 03049, Україна, м. Київ, просп. Повітряних Сил, 28
Наведено результати дослідження впливу імпульсно-плазмового зварювання з комбінованим легуванням металу шва присадним дротом і закладним прутком аустенітного класу на структуроутворення та балістичну стійкість зварних з’єднань сучасних броньових сталей високої твердості Armox 500T і Mars 600. Встановлено, що імпульсно-плазмове зварювання забезпечує формування повнопрохідних стикових з’єднань завтовшки 5…6 мм без розкриття крайок за питомої погонної енергії Q/δ ≈ 0,16 кДж·мм-2. Показано, що за однакового рівня теплового впливу зварні з’єднання сталі Mars 600 вирізняються меншою шириною знеміцненої ділянки зони термічного впливу порівняно зі сталлю Armox 500T внаслідок підвищеної стійкості легованої кремнієм вихідної мартенситної структури до короткочасного відпуску. Встановлено, що комбіноване легування металу шва присадним дротом OK Autrod 16.95 та закладним прутком OK Tigrod 308L у поєднанні з високою часткою основного металу у формуванні шва забезпечує утворення високоміцних структур мартенситного типу. У зварних з’єднаннях сталі Armox 500T формується мартенситно-бейнітна структура металу шва з твердістю, що не поступається твердості основного металу. Для сталі Mars 600 встановлено формування гетерогенної структури мартенситу різної дисперсності за висотою шва. У верхній частині шва виявлено подрібнену структуру з ознаками безструктурного мартенситу. За результатами EDX- та NDIR-аналізу встановлено нерівномірний розподіл вуглецю та легувальних елементів за висотою шва. Обговорено можливий вплив пульсуючої стисненої плазмової дуги на інтенсифікацію масопереносу та перемішування металу зварювальної ванни, що може бути одним із чинників формування виявленої структурної анізотропності металу шва. Балістичними випробуваннями підтверджено, що розроблена технологія імпульсно-плазмового зварювання з комбінованим легуванням металу шва забезпечує одержання зварних з’єднань броньових сталей різних класів твердості з балістичною стійкістю, еквівалентною основному металу. Бібліогр. 29, табл. 3, рис. 8.
Keywords: броньові сталі високої твердості, імпульсно-плазмове зварювання, комбіноване легування металу шва, структуроутворення, мартенситні структури, зона термічного впливу, балістична стійкість
Отримано 30.04.2026
Отримано у переглянутому вигляді 16.06.2026
Підписано до друку 20.07.2026
Оприлюднено 24.07.2026
Список літератури
1. ДСТУ В 9014:2020. Дугове зварювання конструкцій зі сталей високої твердості для легкоброньованої техніки. Технічні умови. Київ, ДП «УкрНДНЦ».2. Men, I., Naroditsky, D. (2023) Vibration fatigue testing procedure of high strength MARS 600 steel fillet welds using stainless steel consumable electrode. Advanced Engineering Forum, 49, 57–78. DOI: https://doi.org/10.4028/p-o0a804
3. Gaivoronskyi, O.A., Poznyakov, V.D., Zavdoveyev, A.V. et al. (2023) Prevention of cold cracking in armour steel welding. The Paton Welding J., 05, 3–10. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2023.05.01
4. Çoban, O., Kaymak, F., Gürol, U. et al. (2025) Characterization of fillet welded armor steel performed by robotic gas metal arc welding: effect of heat input on microstructure and microhardness. J. of Mater. Eng. and Perform., 34, 231–244. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-023-09058-y
5. Сливінський, О. А., Квасницький, В. В., Прохоренко, О. В. та ін. (2025) Вплив низькотемпературного перетворення аустеніту в металі зварних швів на залишковий напружений стан зварних з’єднань броньової криці. Металофіз. новітні технол., 47, 1295–1318. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.47.12.1295
6. 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. Process Tech., 74(1–3), 27–35. DOI: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00245-8
7. Slyvinskyy, O.A., Kovtoniuk, M.M. (2025) Approaches to enhancing the ballistic performance of welded joints in high and ultra-high hardness armor steels (Review). The Paton Welding J., 12, 11–19. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2025.12.02
8. Morsy, M.A., Abdel Aziz, S.M., Abdelwahed, K. et al. (2022) Effect of welding parameters on the mechanical and metallurgical properties of armor steel weldment. J. Eng. Appl. Sci., 69, 62. DOI: https://doi.org/10.1186/s44147-022-00102-7
9. Sowards, J.W., Hussey, D.S., Jacobson, D.L. et al. (2018) Correlation of neutron-based strain imaging and mechanical behavior of armor steel welds produced with the hybrid laser arc welding process. J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol., 123, 123011. DOI: https://doi.org/10.6028/jres.123.011
10. Günena, A., Bayara, S., Karakaş, M.S. (2020) Effect of different arc welding processes on the metallurgical and mechanical properties of Ramor 500 armor steel. J. Eng. Mater. Technol., 142, 021007. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4045569
11. Skowrońska, B., Szulc, J., Bober, M. et al. (2022) Selected properties of Ramor 500 steel welded joints by hybrid PTAMAG. J. Adv. Join. Process., 5, 100111. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jajp.2022.100111
12. Son, H.J., Jeong, Y.C., Seo, B.W. et al. (2023) Weld quality analysis of high-hardness armored steel in pulsed gas metal arc welding. Metals, 13(2), 303. DOI: https://doi.org/10.3390/met13020303
13. Sathish Kumar, K., Arivazhagan, N. (2024) An innovative pulsed current arc welding technology for armor steel: Processes, microstructure and mechanical properties. Mater. Today Commun., 38, 108237. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.108237
14. Ngo Huu, M., Nguyen Van, A., Nguyen Van, T. et al. (2020) Material flow behavior on weld pool surface in plasma arc welding process considering dominant driving forces. Appl. Sci., 10(10), 3569. DOI: https://doi.org/10.3390/app10103569
15. Lu, Z., Zhang, W., Jiang, F. et al. (2019). A primary study of variable polarity plasma arc welding using a pulsed plasma gas. Materials, 12(10), 1666. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12101666
16. Wang, Z., Jiang, D., Wu, J., Xu, M. (2020) A review on highfrequency pulsed arc welding. J. Manuf. Process., 60, 503–519. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.10.054
17. (2008) MIL-DTL-46100E (MR) with Amendment 1. Armor plate, steel, wrought, high hardness. U.S. Detail Specification. Aberdeen, U.S. Army Research Laboratory.
18. MIL-DTL-32332A (MR). Armor plate, steel, wrought, ultrahigh hardness (2018) U.S. Detail Specification. Aberdeen, U.S. Army Research Laboratory.
19. Khoshnaw, F., Krivtsun, I., Korzhyk, V. (2023) Chapter 2 ‒ Arc welding methods. In: Welding of metallic materials: methods, metallurgy and performance. Ed by F. Khoshnaw. Amsterdam, Elsevier, 37–71. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90552-7.00004-3
20. Sydorets, V., Korzhyk, V., Khaskin, V. et al. (2017) Electrical characteristics of the equipment for the hybrid plasma-MIG welding. In: IEEE 58th Intern. Sci. Conf. on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/RTUCON.2017.8124811
21. Kvasnytskyi, V., Korzhyk, V., Lahodzinskyi, I. et al. (2020) Creation of volumetric products using additive arc cladding with compact and powder filler materials. In: IEEE 10th Intern. Conf. Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), Sumy, Ukraine, 02SAMA16-1–02SAMA16-5. DOI: https://doi.org/10.1109/NAP51477.2020.9309696
22. Shevchenko, V., Korzhyk, V., Gao, S. et al. (2024) Formation of stainless steel welded joints produced with the application of laser and plasma energy sources. Metals, 14(6), 706. DOI: https://doi.org/10.3390/met14060706
23. Гарасим Ю.А., Бондаревська Н.О., Тельович Р.В. та ін. (2021) Вплив швидкісного термозміцнення на бронестійкість високоміцного сталевого прокату захисного призначення. Металофіз. новітні технол., 43, 1235–1246. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.43.09.1235
24. Wang, Lj., Cai, Qw., Wu, Hb. et al. (2011) Effects of Si on the stability of retained austenite and temper embrittlement of ultrahigh strength steels. Int. J. Miner. Metall. Mater., 18, 543–550. DOI: https://doi.org/10.1007/s12613-011-0475-0
25. Kim, B., Celada, C., San Martín, D. et al. (2013) The effect of silicon on the nanoprecipitation of cementite. Acta Mater., 61, 6983–6992. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.08.012
26. Kozechko, V.A., Kozechko, V.I. (2024) Combined ultrasonic–mechanical treatment. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, 851–860. DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.46.09.0851
27. Kolisnichenko, O.V., Korzhyk, V.M., Senderowski, C. et al. (2025) Influence of pulse plasma treatment on wear resistance of 40Kh steel surface layers. The Paton Welding J., 09, 39–45. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2025.09.05
28. Bolotsky, M. (1945) Armor-rolled: Metallurgical examination of British homogenous and face hardened armor. Technical report WAL 710/724. Watertown Arsenal Laboratory.
29. Zav’yalov, A.S., Teplukhin, G.N., Gabeev, K.V. (1979) Conditions and mechanism of formation of structureless martensite (hardenite). Met. Sci. Heat Treat., 21, 750–752. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00708376
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.