DE1207635B

DE1207635B - Use of a steel alloy as a material for helmets

Info

Publication number: DE1207635B
Application number: DED31657A
Authority: DE
Inventors: Dr Mont Ing Max Schmidt; Dr-Ing Karl Bungardt; Dipl-Ing Albert Von De Steinen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1959-10-13
Filing date: 1959-10-13
Publication date: 1965-12-23
Also published as: GB908201A; CH388812A; BE593502A

Description

Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff für Helme Stahllegierungen, die als Werkstoff für Helme und ähnlich beanspruchte Gegenstände verwendet werden, müssen nach Möglichkeit sowohl hohe Festigkeitswerte als auch eine ausreichende Zähigkeit aufweisen. Diese Eigenschaften müssen auch bei Temperaturen von etwa +50 bis -40°C vorhanden sein. Da Festigkeit und Zähigkeit gegeneinanderlaufende Eigenschaften darstellen, ist der Festigkeit eine Grenze gesetzt, wenn die Zähigkeit nicht zu stark abfallen soll. Zweifellos ist es wünschenswert, die Festigkeit so hoch wie möglich zu halten, wobei aber die Zähigkeit der Stahllegierung trotzdem ausreichend hoch sein muß, daß der Helm bei schlagartiger Beanspruchung, insbesondere beim Beschuß, nicht splittert oder reißt.Use of a steel alloy as a material for helmets Steel alloys, which are used as material for helmets and similarly stressed objects, must, if possible, both high and adequate strength values Have toughness. These properties must also be used at temperatures of around +50 down to -40 ° C. Because strength and toughness are mutually exclusive properties represent, the strength is a limit, if the toughness is not too should drop off sharply. Undoubtedly, it is desirable to have as high as strength possible, but the toughness of the steel alloy is still sufficient must be high so that the helmet in the event of sudden stress, especially when bombarded, does not splinter or tear.

Diese Forderungen sind nur schwer oder unvollkommen zu verwirklichen. Wird beispielsweise ein etwa 12°/oiger Manganstahl, sogenannter Manganhartstahl als Werkstoff für Helme verwendet, so kann der Helm auf Grund des zu seiner Herstellung erforderlichen Tiefziehvorganges auf Festigkeiten von etwa 120 kg/mm2 gebracht werden. Der Werkstoff ist in diesem Zustand zwar zäh, aber er weist keine hinreichende Festigkeit auf, weil er sich beim Beschuß leicht einbeult. Es kann sogar vorkommen, daß der Helm bei unsachgemäßer Behandlung, beispielsweise durch Hinwerfen, einbeult.These demands are difficult or imperfect to implement. For example, about 12% manganese steel, so-called manganese steel Used as a material for helmets, the helmet can be based on its manufacture required deep-drawing process to be brought to strengths of about 120 kg / mm2. Although the material is tough in this state, it does not have sufficient strength because it bulges slightly when bombarded. It can even happen that the Helmet dented if handled improperly, for example by throwing it down.

Stahlhelme, die nach dem Tiefziehen einer Vergütungsbehandlung unterworfen werden, weisen bei Festigkeitswerten von 170 bis 180 kg/mm2 noch eine ausreichende Zähigkeit auf. Solche Helme, die z. B. aus niedriglegiertem Kohlenstoff-Chrom-Stahl gefertigt sind, besitzen ein besseres Beschußverhalten als Helme aus Manganhartstahl. Eine weitere Erhöhung der Härte dieser Stahlhelme verschlechtert jedoch das Beschußverhalten, da diese Helme zum Zersplittern neigen.Steel helmets that are subjected to a tempering treatment after deep drawing are still sufficient for strength values of 170 to 180 kg / mm2 Tenacity on. Such helmets that z. B. made of low-alloy carbon-chromium steel are made, have a better bombardment behavior than helmets made of manganese steel. A further increase in the hardness of these steel helmets, however, worsens the bombardment behavior, as these helmets tend to shatter.

Es ist bereits eine aus 0,5 bis 1,0°/o Kohlenstoff, 0,3 bis 2,0°/o Mangan, 0,9 bis 2,0°/o Silizium, 0,5 bis 2,5 °/o Chrom, bis 0,3 °% Vanadium und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen bestehende Stahllegierung bekannt, welche nach einer Zwischenstufenvergütung verhältnismäßig unempfindlich gegen Stoß-und Schlagbeanspruchungen sein soll. Um die gleiche Härte eines Stahles zu erzielen, die bei Anwendung der direkten Härtung mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt erreicht werden kann, ist jedoch bei der genannten Zwischenvergütung dieser bekannten Stahllegierung ein höherer Kohlenstoffgehalt erforderlich. Ein erhöhter Kohlenstoffgehalt wirkt sich jedoch bei der Weiterverarbeitung dünner Bleche durch Tiefziehen nachteilig aus. Als Verwendungszweck der vorstehend angegebenen bekannten Stahllegierung ist daher auch nicht die Herstellung von dünnen Blechen vorgesehen, vielmehr soll diese Stahllegierung zur Herstellung von Panzerplatten verwendet werden.It is already one of 0.5 to 1.0 per cent carbon, 0.3 to 2.0 per cent Manganese, 0.9 to 2.0% silicon, 0.5 to 2.5% chromium, up to 0.3% vanadium and Remainder iron known with the usual impurities existing steel alloy, which after an intermediate level coating is relatively insensitive to shock and Should be impact loads. To achieve the same hardness as a steel, which is achieved when using direct hardening with a lower carbon content can be, but is with the mentioned intermediate tempering of this known steel alloy a higher carbon content is required. An increased carbon content works however, it is disadvantageous when further processing thin sheets by deep drawing the end. As the intended use of the above-mentioned known steel alloy therefore, the production of thin sheets is not intended, rather this should Steel alloy can be used for the manufacture of armor plates.

Ferner ist eine Stahllegierung vorgeschlagen worden, die als wesentlichen Legierungsbestandteil Nickel aufweist und im übrigen aus 0,3 bis 0,6 °/o Kohlenstoff, weniger als 0,8 °/o Mangan, 1 bis 2,5 °/o Silizium, 0,3 bis 0,8 °/o Chrom, 0,1 bis 0,3 °/o Vanadium, 1,5 bis 3,5 °/o Nickel und Rest Eisen besteht. Gegebenenfalls soll diese bekannte Stahllegierung 1,25 bis 1,5 °/o Molybdän bzw. Wolfram enthalten. Mit dieser bekannten Stahllegierung können ebenfalls die in der Anmeldung gestellten Forderungen nicht erfüllt werden, weil bekanntlich ein zu hoher Molybdängehalt die Tiefziehfähigkeit der Stahllegierung beeinträchtigt. Deshalb soll auch der Stahl in dieser Zusammensetzung der Herstellung von Panzerplatten dienen, die nicht nach dem Tiefziehverfahren weiter verarbeitet werden müssen.Furthermore, a steel alloy has been proposed as the essential Alloy component has nickel and the rest of 0.3 to 0.6% carbon, less than 0.8% manganese, 1 to 2.5% silicon, 0.3 to 0.8% chromium, 0.1 to 0.3% vanadium, 1.5-3.5% nickel and the remainder iron. Possibly this known steel alloy is said to contain 1.25 to 1.5% molybdenum or tungsten. With this known steel alloy, those presented in the application can also be used Requirements are not met because it is known that the molybdenum content is too high Deep drawability of the steel alloy impaired. That's why the steel should also in this composition the production of armor plates are used, which are not after the deep-drawing process must be processed further.

Zum weiteren Stand der Technik gehört aber auch eine Stahllegierung als Werkstoff für Helme, die 0,25 bis 0,60/, Kohlenstoff, 0,3 bis 1,501, Mangan, 0,3 bis 1,501, Silizium, 0,501, bis 3,00/0 Chrom, bis 0,3 °/o Molybdän, bis 10/0 Nickel, bis 0,3 °/o Vanadium und Rest Eisen enthalten kann. Ein Nachteil dieser bekannten Stahllegierung ist schon in dem geringen Siliziumgehalt zu sehen, der dem Stahl für diesen Verwendungszweck eine zu geringe Anlaßbeständigkeit verleiht. Ein solcher Stahl kann nicht bei hohen Temperaturen angelassen werden, wodurch die im Helm enthaltenen mechanischen Spannungen normalerweise abgebaut werden. Die Folge ist, daß ein aus dieser bekannten Legierung hergestellter Helm nicht genügend zäh ist und somit bei Beschuß zum Zersplittern neigt. Weiterhin weist die bekannte Legierung einen zu geringen Molybdängehalt auf. Außer den bereits erwähnten Nachteilen der bekannten Stahllegierung als Werkstoff' für Helme ist noch zu beachten, daß mit dem bekannten Helmstahl maximal eine Festigkeit von 140 bis 150 kg/mm2 erreichbar ist. Eine solche Festigkeit reicht aber heute nicht mehr aus, da von den Benutzern eine Mindestfestigkeit von 190 kg/mm2 vorgeschrieben wird.Another prior art also includes a steel alloy as a material for helmets, which is 0.25 to 0.60 /, carbon, 0.3 to 1.501, manganese, 0.3 to 1.501, silicon, 0.501, to 3.00 / Can contain 0 chromium, up to 0.3% molybdenum, up to 10/0 nickel, up to 0.3% vanadium and the remainder iron. A disadvantage of this known steel alloy can already be seen in the low silicon content, which gives the steel too little tempering resistance for this purpose. Such steel cannot be tempered at high temperatures, which normally relieves the mechanical stresses contained in the helmet. The result is that a helmet made from this known alloy is not sufficiently tough and thus tends to splinter when bombarded. Furthermore, the known alloy has too low a molybdenum content. In addition to the above-mentioned disadvantages of the known steel alloy as a material for helmets, it should also be noted that a maximum strength of 140 to 150 kg / mm2 can be achieved with the known helmet steel. However, such strength is no longer sufficient today, as users require a minimum strength of 190 kg / mm2.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stahllegierung als Werkstoff für Helme vorzuschlagen, mit welcher sich bezüglich ihres Gefügeaufbaues, ihrer Weichglühfähigkeit sowie ihrer sonstigen technologischenEigenschaftenmöglichstguteVoraussetzungen für die Weiterverarbeitung nach dem Tiefziehverfahren erzielen lassen. Außerdem soll der Stahl ein gutes Härteverhalten bei unmittelbarem Härten zeigen, damit der daraus hergestellte Gegenstand eine hohe Beschußsicherheit aufweist. Diese Eigenschaft muß zudem über einen breiten Temperaturbereich gewährleitstet sein, d. h. auch für sehr tiefe Temperaturen.The invention is based on the object of a steel alloy as To propose material for helmets with which, in terms of their structure, Their soft annealing ability as well as their other technological properties are the best possible prerequisites for further processing according to the deep-drawing process. aside from that the steel should show a good hardening behavior with immediate hardening so that the object made therefrom has a high level of bullet resistance. This attribute must also be guaranteed over a wide temperature range, d. H. also for very low temperatures.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Helme hergestellt werden können, mit Festigkeiten über 190 kg/mm2 und sogar 210 kg/mm2, wobei die Zähigkeit ausreicht, um bei Beschuß ein Zersplittern oder Reißen des Helmes zu vermeiden.Surprisingly, it has been found that helmets are made can, with strengths over 190 kg / mm2 and even 210 kg / mm2, whereby the toughness sufficient to prevent the helmet from splintering or tearing in the event of fire.

Erfindungsgemäß wird als Werkstoff zur Herstellung solcher Helme und ähnlich beanspruchter Gegenstände eine Stahllegierung, die für andere Zwecke an sich bereits bekannt ist, mit folgender Analyse vorgeschlagen: 0,30 bis 0,50 °/o C 0,50 bis 1,00"/, Mn 1,20 bis 2,900/0 Si 0,20 bis 2,000/, Cr 0,30 bis 0,80 % Mo 0,50 bis 1,50% Ni 0,05 bis 0,30 0/0 V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.According to the invention, a steel alloy, which is already known per se for other purposes, is proposed as a material for the production of such helmets and similarly stressed objects, with the following analysis: 0.30 to 0.50 ° / o C 0.50 to 1.00 "/ , Mn 1.20 to 2.900 / 0 Si 0.20 to 2.000 /, Cr 0.30 to 0.80% Mo 0.50 to 1.50% Ni 0.05 to 0.30 0/0 V balance iron with the sulfur and phosphorus impurities caused by the melting process.

Die Erhöhung des Siliziumgehaltes in der erfindungsgemäß zu verwendenden Stahllegierung bewirkt eine beträchtliche Erhöhung der Anlaßbeständigkeit des Stahles, d. h., er kann bei höheren Temperaturen angelassen werden. Infolgedessen können die im Helm vorhandenen mechanischen Spannungen leichter ausgeglichen werden, welches dem Helm eine höhere Zähigkeit verleiht und somit die Gefahr des Zersplitterns bei starker stoßförmiger Einwirkung vermindert. Die Erhöhung des Molybdängehaltes bewirkt gegenüber der bekannten Stahllegierung mit 0,3 °/o Molybdän außerdem eine Verbesserung des Tiefziehverhaltens. Die aus der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung bestehenden Bleche können zu Stahlhelmen mit einer Festigkeit um 200 kg/mm2 tiefgezogen werden. Durch die Verwendung dieser Legierung als Werkstoff für Helme ist es möglich, die Beschußfestigkeit für Helme mit herkömmlichen Abmessungen zu verbessern oder die Helme dünnwandiger auszuführen, wenn die bisher erforderliche Beschußfestigkeit als ausreichend erachtet wird. Beide Möglichkeiten stellen einen erheblichen technischen Fortschritt dar. Die Wärmebehandlung eines solchen Stahles kann in der üblichen und bekannten Weise erfolgen, etwa durch Abschrecken von ungefähr 890°C in Wasser, Öl, Härteemulsion od. dgl. und Anlassen bei einer Temperatur, die geeignet ist, eine Festigkeit von wenigstens 190 kg/mm2 herbeizuführen. Solche Temperaturen liegen 'etwa zwischen 200 und 400'C.The increase in the silicon content in the to be used according to the invention Steel alloy causes a considerable increase in the tempering resistance of the steel, d. i.e. it can be tempered at higher temperatures. As a result, you can the existing mechanical stresses in the helmet are more easily compensated, which gives the helmet a higher toughness and thus the risk of splintering strong impacts reduced. The increase in the molybdenum content causes Compared to the known steel alloy with 0.3% molybdenum, it is also an improvement the deep-drawing behavior. Those consisting of the alloy to be used according to the invention Sheets can be deep-drawn into steel helmets with a strength of around 200 kg / mm2. By using this alloy as a material for helmets, it is possible to achieve the To improve bullet resistance for helmets with conventional dimensions or the Make helmets thinner-walled if the previously required bullet resistance is deemed sufficient. Both possibilities represent a considerable technical The heat treatment of such a steel can be in the usual and known ways, for example by quenching about 890 ° C in water, Oil, hardness emulsion or the like and tempering at a temperature that is suitable bring about a strength of at least 190 kg / mm2. Such temperatures are 'about between 200 and 400'C.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Stahles mit folgender Zusammensetzung erwiesen: 0,35 bis 0,43 % C 0,60 bis 0,900/, Mn 1,60 bis 1,900/, Si 1,40 bis 1,700/0 Cr 0,40 bis 0,60 °/o Mo 1,15 bis 1,45% Ni 0,15 bis 0,250/, V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.The use of a steel with the following composition has proven to be particularly advantageous: 0.35 to 0.43% C 0.60 to 0.900 /, Mn 1.60 to 1.900 /, Si 1.40 to 1.700 / 0 Cr 0.40 Up to 0.60% Mo 1.15 to 1.45% Ni 0.15 to 0.250 /, V the remainder iron with the sulfur and phosphorus impurities caused by the melting.

Um die Kaltverformung, insbesondere das Tiefziehen des Stahles, zu verbessern, empfiehlt es sich, den Chrom- und Vanadingehalt zu erniedrigen. Eine wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften ist damit nicht verbunden. Insbesondere wird der oben angegebene Wert für die Festigkeit nicht unterschritten, und auch die Zähigkeit wird nicht nennenswert herabgesetzt. Ein derart abgewandelter, zur Verwendung vorgeschlagener Stahl hat etwa folgende Zusammensetzung: 0,35 bis 0,43 % C 0,50 bis 0,70°/o Mn 1,60 bis 1,90°/o Si 0,70 bis 0,90 °/o Cr 0,40 bis 0,60 0/0 Mo 1,15 bis 1,450/, Ni 0,07 bis 0,15 % V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.In order to improve the cold forming, especially the deep drawing of the steel, it is advisable to reduce the chromium and vanadium content. A significant impairment of the properties is not associated with this. In particular, the strength does not fall below the value given above, and the toughness is also not significantly reduced. A steel proposed for use modified in this way has approximately the following composition: 0.35 to 0.43% C 0.50 to 0.70% Mn 1.60 to 1.90% Si 0.70 to 0, 90 ° / o Cr 0.40 to 0.60 0/0 Mo 1.15 to 1.450 /, Ni from 0.07 to 0.15% V balance iron with incidental impurities of sulfur and phosphorus.

Claims

Claims: 1. Use of a steel with 0.30 to 0.50 01, C 0.50 to 1.00% Mn 1.20 to 2.000 /, Si 0.20 to 2.000 / 0 Cr 0.30 to 0 , 80 ° / o Mo 0.50 to 1.50 ° / o Ni 0.05 to 0.300 / 0 V remainder iron with the melting-related impurities of sulfur and phosphorus as a material for the production of steel helmets and similarly stressed objects, which at temperatures up to -40 ° C with sufficient toughness must have a strength of at least 190 kg / mm2.

2. Use of a steel according to claim 1 with 0.35 to 0.43% C 0.60 to 0.900 / 0 Mn 1.60 to 1.90% Si 1.40 to 1.700 /, Cr 0.40 to 0.600 / 0 Mo 1.15 to 1.45 0/0 Ni 0.15 to 0.25% V balance iron with incidental impurities of sulfur and phosphorus.

3. Use of a steel according to claim 1 with 0.35 to 0.43 0/0 C 0.50 to 0.700 / 0 Mn 1.60 to 1.900 / 0 Si 0.70 to 0.900 /, Cr from 0.40 to 0, 60 0/0 Mo 1.15 to 1.45 0/0 Ni 0.07-.15 0/0 V balance iron with incidental impurities of sulfur and phosphorus. Documents considered: German Patent No. 973 413; Italian Patent No. 388 872; USA: Patent No. 1342 911. German patent application R 1341 VI, 18c (published on October 9, 1952) (see Chemisches Zentralblatt, 1943 / I, p. 564).