Hardening of Nitrogen Alloyed Steels by Shock Waves

Abstract
Nitrogen alloyed steels can suffer a very high deformation without the austenite becoming instable. An ultimate tensile strength over 3000 MPa was achieved by cold drawing. In this work it was tried to harden this steel by shock waves. Plates with a diameter up to 50 mm and a thickness of 10 mm were used. Cr-Mn-steels which were alloyed with 0.53%, 0.61% and 0.89% nitrogen have been studied. The plates have been shock loaded with pressure peaks from 100 to 600 kbar at shock pulse duration from 0.5 µs. 1.2 µs and 3 µs. Vickers hardness VH30 was measured at the shock loaded plates. The increase in hardness rises constantly (without saturation) up to 600 kbar. Mechanical properties were also determined by quasistatic and dynamic (SHPB) compression tests. Toughness was also studied. The results show a very high strain rate sensibility even at elevated hardness. The influence of shock waves on the microstructure was studied optical microscopy.

Résumé
Les aciers alliés à l'azote supportent de très grandes déformations sans que l'austénite ne devienne instabble. Une résistance maximale à la traction de plus de 3000 MPa a été atteinte par étirage à froid. Dans cette étude le durcissement de cet acier par onde de choc a été testé des plaques jusqu'à 50 mm de diamètre et 10 mm d'épaisseur ont été utilisées. Des aciers au chrome-manganèse alliés à 0.53%, 0.61% et 0.89% d'azote ont été étudiés. Ces plaques ont été soumis à des chocs d'une pression de 100 à 600 kbar et d'une durée de 0.5 µs, 1.2 µs et 3 µs. Des duretés Vickers HV30 ont été mesurées sur les plaques choquées. L'accroisement de dureté se poursuit de manière continue (sans saturation) jusqu'à 600 kbar. Les propriétés mécaniques ont également été déterminées au moyen d'essais de compression en statique et en anamique (sur barres d'hopkinson). La ténacité a aussi été étudiée. Les résultats montrent une sensibilité à la vitesse de déformation très élevée même à dureté élevée L'influence des ondes de chocs sur la microsructure a été étudiée par microscopie optique.