CN102181795A

CN102181795A - 一种超高强度防弹钢板及其制造工艺

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Publication number: CN102181795A
Application number: CN 201110126077
Authority: CN
Inventors: 马鸣图; 黄镇如; 马豫昊; 孙智富; 赵国刚
Original assignee: 马鸣图
Current assignee: DONGGUAN HORST HOT STAMPING TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-05-16
Also published as: CN102181795B

Abstract

本发明公开了一种超高强度防弹钢板及其制造成形工艺，其化学成分按重量百分比计为：C0.30～0.5、Si0.40～0.60、Mn1.50～1.80、P≤0.025、S≤0.01、Cr+Ni+Mo≤2.5、Nb+V+Ti+B≤0.20，其余是Fe。本发明的超高强度防弹钢板采用了低合金成分设计，经1180～1250℃加热，1000～1150℃开轧，850～900℃终轧，900～950℃热处理，以及采用了通水冷却的热冲压成型工艺，水流入模子中的压力7～8bar，出口压力5.5～7bar，水流速度1.5～3m/s，获得了满足各项性能要求，且板型平整度好、表面无氧化皮、厚度在2.2mm的B级超高强度轻量化防弹钢板和3.7mm的C级超高强度轻量化防弹钢板。

Description

一种超高强度防弹钢板及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种超高强度轻量化钢板及其制造成形工艺，具体涉及一种防爆车辆用的防弹弹钢板的热成型制造工艺。

背景技术

面对当前突现的各类矛盾和复杂的治安形势，各国都在加强反恐反爆的社会治安工作，对防恐防爆车辆的需求在日益增加。防恐防爆车辆要求既具有高的防弹性能，又需要具备良好的机动性和节能减排性能。减薄防弹钢板厚度，使防弹车辆轻量化是提高车辆机动性、达到节能减排目的的有效途径之一。但是防弹钢板在减薄厚度实现轻量化同时，还必须提高强度，如高的强度、韧性和延性，以及焊接性能，以满足高的防弹性能要求和制造要求。

目前，国外现有的高强度防弹钢板主要有瑞典SSAB公司的Pro500防弹板系列，其典型的力学性能为屈服强度YS≥1250MPa，抗拉强度UTS≥1500MPa，延伸率≥8％，-40℃时冲击韧性≥20J，HB(480-450)，其B级防弹钢版的厚度为2.5mm，防56式冲锋枪，7.62mm钢芯弹，对应弹速500m/s；其C级防弹钢板的厚度为4.2mm，防AK47步枪，7.62mm钢芯弹，对应弹速700-720m/s。还有欧洲Arcelor生产的防弹钢，其Mass240防弹板与SSAB公司的Pro500类同，Mass的300防弹板的Ni、Cr、Mo含量远大于SSAB公司，屈服强度YS≥1300MPa，抗拉强度UTS≥2000MPa，C级防撞板的厚度3.7mm。国内现有的高强度防弹钢板主要上海宝钢和重庆汽车研究所联合开发的热轧防弹板，其B级防弹钢板的典型力学性能为屈服强度YS≥750MPa，抗拉强度UTS≥900MPa，延伸率≥12％，具有TRIR效应，2.85mm厚的B级防弹钢板可以取代SSAB公司的Domex300的3.0防弹钢板。此外，国内现有的高强度防弹钢板还有钢铁研究总院开发的F60X系列防弹板，这类防弹板是合金元素含量较高的中碳结构钢经热处理而成，其牌号为601的B级防弹板的抗拉强度为(1650-1750)MPa，防79式微冲锋的板厚为2.3mm，防56式冲锋枪为4.0mm；牌号602与瑞典的Pro500类同，防79式微冲锋的板厚为2.5mm，防56式冲锋枪为4.3mm，607系列其抗拉强度UTS≥(1950-2200)MPa，防79式微冲锋的板厚为2.1-2.2mm，防56式冲锋枪为3.6-3.7mm。

上述这些具有代表性的典型产品虽然都各具特点，但合金含量高，无法同时满足防弹钢板轻量化和高防弹性能和高性价比的要求。因此，需要研制一种新型的超高强度的轻量化钢板，使其不仅厚度减薄，而且还具有高的强度、韧性、延性的合理匹配和一定的焊接性能，同时板型好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时满足轻量化和高防弹性能要求的超高强度防弹钢板及其成形工艺，能够确保获得板形好，合金含量低，厚度在2.2mm、屈服强度≥1350MPa、抗拉强度≥1700MPa、延伸率≥6％的B级防弹钢板，和厚度在3.7mm、屈服强度≥1500MPa、抗拉强度≥2000MPa、延伸率≥5％的C级防弹钢板，。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案来实现，一种超高强度防弹钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.30～0.5、Si 0.40～0.60、Mn 1.50～1.80、P≤0.025、S≤0.01、任选的Cr、Ni、Mo中的至少两种元素，它们的含量满足Cr+Ni+Mo≤2.5，其中Nb、V、Ti三种元素任选1-2种，B是必含元素，它们的含量满足Nb+V+Ti+B≤0.20，其余是Fe。

一种超高强度防弹钢板制造工艺是：步骤一锻造和轧制工艺，用常规冶金工艺制得钢坯，在1180～1250℃加热，在1000～1150℃进行开轧，终轧温度850～900℃，轧后卷取然后空冷至室温形成坯件；

步骤二冲压工艺，将热轧板材开卷，校平剪切成1x2m的热处理板坯；将1x2m的热处理板坯放入含有5％-10％的H2、80％-90％的经脱硫、脱水处理的天然气、5％-10％的裂解甲醇的保护气氛的轨道式加热炉中加热，加热温度900～950℃奥氏体化温度，按板坯厚度计加热保温时间为1～1.5分/mm；出炉后3～5秒钟内平移至安装在压机上的带冷却通道的平板模具中，模具表面温度20～30℃；迅速启动快速液压机在200～300吨的压力下将板材压力淬火，液压设备在达到压力后保压20～30秒；然后再在模具中通水冷却，其中对用于制造2.2mm B级钢板的模具，水流入该模子中的压力为5～6巴，出口压力为3～4巴，水流的速度为1.5～2m/s，工件表面温度在100～120℃时移出模具空冷，对用于制造3.7mmC级钢板的模具，水流入该模子中的压力为7～8巴，出口压力为5.5～7巴，水流的速度为1.5～3m/s，工件表面温度在100～150℃时移出模具空冷。

本发明的工艺条件说明：水流的速度为1.5～3m/s，以保证模具中板坯冷却速度≥40℃/秒。

采用上述工艺处理后，对含碳量≤0.35的钢种，处理后工件硬度480～520HB，对含碳量含碳量≥0.45的钢种，处理后工件硬度580～630HB。

经上述工艺处理，能够得到厚度为2.2mm B级钢板，其屈服强度≥1350MPa，抗拉强度≥1700MPa，延伸率≥6％，钢板每米的勺曲度≤3mm；

能够得到厚度为3.7mm的C级钢板，其屈服强度≥1500MPa，抗拉强度≥2000MPa，延伸率≥5％，钢板每米的勺曲度≤3mm。

本发明的超高强度防弹钢板采用了低合金成分设计和通水冷却的热冲压成型工艺，获得了满足各项性能要求，且板型平整度好、表面无氧化皮、厚度在2.2mm的B级钢板和3.7mm的C级轻量化钢板。

具体实施方式

实施例

表1是本发明超高强防弹钢板的化学成分；

表1B高强防弹钢板的化学成分

本发明的钢材经冶炼、锻造、轧制，表2是2.2mm B级防弹钢板制造工艺控制和所得的钢板的力学性能和勺曲度，表3是3.7mm C级防弹钢板制造工艺控制和所得的钢板的力学性能和平整度。其中力学性能测试GB6397-86进行测试；勺曲度测试按企业标准B/NEQB201-2010进行测试。

从表1和表2中数据可以看出，按照本发明设计的成分和制造工艺控制的2.2mm B级防弹钢板，对含碳量≤0.35的钢种，经上述工艺处理后，工件硬度为480～520HB.屈服强度≥1350MPa，抗拉强度≥1700MPa，延伸率≥6％，钢板每米的勺曲度≤3mm，满足2.2mm B级超高强轻量化防弹钢板的性能要求。

从表1和表3中数据可以看出，按照本发明设计的成分和制造工艺控制的3.7mm C级防弹钢板，对含碳量≥0.45的钢种，经上述工艺处理后，工件硬度为580～630HB；屈服强度≥1500MPa，抗拉强度≥2000MPa，延伸率≥5％。钢板每米的勺曲度≤3mm，满足3.7mm C级超高强轻量化防弹钢板的性能要求。

表22.2mm B级防弹钢板制造工艺控制和所得的钢板的力学性能和勺曲度

33.7mm C级防弹钢板制造工艺控制和所得的钢板的力学性能和勺曲度

Claims

1.一种超高强度防弹钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.30～0.5、Si 0.40～0.60、Mn 1.50～1.80、P≤0.025、S≤0.01，任选的Cr、Ni、Mo中的至少两种元素，它们的含量满足Cr+Ni+Mo≤2.5，其中Nb、V、Ti，三种元素任选1-2种，B是必含元素，它们的含量满足Nb+V+Ti+B≤0.20，其余是Fe。

2.一种超高强度防弹钢板制造工艺，其特征在于：步骤一锻造和轧制工艺，用常规冶金工艺制得钢坯，在1180～1250℃加热， 1000～1150℃进行开轧，终轧温度850～900℃，轧后卷取然后空冷至室温形成坯件；

步骤二冲压工艺，将热轧板材开卷，校平剪切成1x2m的热处理板坯；将1x2m的热处理板坯放入含有5%-10%的H2、80%-90%的经脱硫、脱水处理的天然气、5%-10%的裂解甲醇的保护气氛的轨道式加热炉中加热，加热温度为900～950℃奥氏体化温度，加热保温时间按板坯厚度计为1～1.5分/mm；出炉后3～5秒钟内平移至安装在压机上的带冷却通道的平板模具中，模具表面温度20～30℃；启动液压机在200～300 吨的压力下将板材压力淬火，液压设备在达到压力后保压20～30秒；然后再在模具中通水冷却，其中对用于制造2.2mm B级钢板的模具，水流入该模子中的压力为5～6巴，出口压力为3～4 巴，水流的速度为1.5～2m/s，工件表面温度在100～120℃时移出模具空冷；对用于制造3.7mm C级钢板的模具，水流入该模子中的压力为7～8巴，出口压力为5.5～7 巴，水流的速度为1.5～3m/s，工件表面温度在100～150℃时移出模具空冷。

3.如权利要求1所述的一种超高强度防弹钢板，其特征在于：对含碳量≤0.35的钢种，处理后工件硬度480～520HB，对含碳量含碳量≥0.45的钢种，处理后工件硬度580～630HB。

4.如权利要求2所述的一种超高强度防弹钢板制造工艺，其特征在于： 2.2mm B级钢板，其屈服强度≥1350MPa，抗拉强度≥1700 MPa，延伸率≥6%；厚度为3.7mm的C级钢板，其屈服强度≥1500MPa，抗拉强度≥2000 MPa，延伸率≥5%； 2.2mm B级钢板和3.7mm的C级钢板每米的勺曲度≤3mm。