DE2921854C1 - Verfahren zum Herstellen einer aus Mehrlagenstahl bestehenden Panzerung - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer aus Mehrlagenstahl, insbesondere Zweilagenstahl, bestehenden Panzerung mit mindestens einer harten, dem Beschuß zugekehrten Außenschicht und wenigstens einer weicheren Innenschicht, bei welchem die aus Mehrlagenstahl bestehende Panzerung wärmebehandelt wird.

Der Verwendung von Blechen mit extrem hoher Härte sind im Bau von ballistisch geschützten Gegenständen, insbesondere im Bau von Panzerungen, bisher Grenzen gesetzt, da dieser Stahl mit zunehmender Härte immer schwieriger zu schweißen ist und in der Regel unter Verwendung kostspieliger austenitischer Elektroden verarbeitet werden muß. Bereits bei der Verwendung von Blechen ab etwa HB 30 von 450 kp/mm² treten Schwierigkeiten beim Schweißen auf, die in verschiedenen Konstruktionsbereichen zu erheblichen Rißbildungen schon während der Herstellung, besonders in Schweißnahtbereichen, führen können. Die Verwendung von Panzerblechen mit diesen Härten ist besonders bei Schottpanzerungen für Kampfpanzer Stand der Technik. Rißbildungen können auch nach Inbetriebnahme der Geräte eintreten und können damit Funktionen wie ABC-Dichtigkeit, Tauchdichtigkeit o. dgl. in Frage stellen. Die Rißbildungen, die bei den üblicherweise angewendeten Schweißverfahren hauptsächlich durch die Einbringung der Schweißwärme verursacht wird, steigt mit zunehmender Härte des verwendeten Panzerstahles, die wiederum günstig für den ballistischen Schutz des betreffenden Objektes ist. In den Schweißnahtbereichen evtl. auftretende Rißbildung tritt beim Beschuß der Geräte so stark in Erscheinung, daß besonders bei Schottpanzerungen Risse mit Lichtdurchlaß auf einer gesamten Panzerwandlänge eintreten können.

Zur Abhilfe wurden bisher u. a. folgende Gegenmaßnahmen getroffen:

• a) Ausschleifen, Abfugen und Zuschweißen der Risse;
• b) Ausgießen der Risse mit artfremden Stoffen;
• c) Änderung der Panzerplatten, insbesondere Herabsetzen der Härte des verwendeten Panzerstahles, wobei zur Beibehaltung des ballistischen Schutzes die Blechdicke entsprechend vergrößert wurde.

Die unter b) aufgeführten Gegenmaßnahmen sind hauptsächlich bei den bereits fertig montierten Geräten eingesetzt worden.

Dagegen wurden die unter c) aufgeführten Gegenmaßnahmen dort eingesetzt, wo keine bekannte Maßnahme in der Fertigung Minderung in der Rißbildung brachte.

Die obenbeschriebene Rißbildung tritt besonders stark beim Anschweißen der Teile an hochharten Vergütungssonderstählen auf, die aus Festigkeitsgründen mit einer Rundumschweißnaht versehen werden müssen. Auch hier sind die örtliche Einbringung großer Wärme, die damit zusammenhängenden Schrumpfspannungen, sowie Gefügeänderungen, wesentliche Ursache einer Rißbildung.

Demgemäß ist es bekannt, daß die Herstellung von in der Regel räumlich gekrümmten Partien von beschußsicheren metallischen Gehäusen aus Panzerstahl Schwierigkeiten aufweist, die die an sich vorhandenen technologischen Möglichkeiten erheblich einschränken. Zur Zeit werden derartige beschußsichere oder beschußgeschützte Gebilde durch folgende Verfahren hergestellt:

• 1. Durch Gießen
• 2. Durch Schmieden
• 3. Durch Warmpressen und
• 4. Strangpressen

Alle diese bekannten Verfahren zeigen den gemeinsamen Nachteil auf, daß die Teile nach der formgebenden Verarbeitung vergütet werden müssen, wobei meistens komplizierte technologische Maßnahmen getroffen werden müssen, um den Verzug der Teile während des Abschreckens und des Anlassens auszuschließen. Diese, meist komplizierten Herstellungsverfahren sind auch durch die Tatsache bedingt, daß die räumlich gekrümmten Partien ballistisch geschützter Gegenstände, insbesondere Panzergehäuse von Kampfpanzern oder von Fahrzeugen mit dem restlichen Teil des ballistisch geschützten Gehäuses vorwiegend durch Schweißen verbunden werden. Derartige Schweißkonstruktionen aus hochfesten Vergütungsstählen weisen aber in der Regel folgende Problematik auf:

Werden die Schweißverbindungen mit austenitischem Schweißzusatzwerkstoff ausgeführt, so darf die Schweißkonstruktion nicht vergütet werden; werden dagegen die Schweißverbindungen artgleich ausgeführt, so gelingt dies nur unter Anwendung besonderer patentierter Maßnahmen.

Während des Zweiten Weltkrieges wurden z. B. bei der "Tiger-Wanne" oberflächengehärtete Bleche verwendet, die auf der gehärteten Seite Festigkeiten von etwa 1800 N/mm² aufwiesen, während sie auf der Rückseite weicher waren und mit ferritischen Elektroden geschweißt werden konnten. Diese Anordnung war seinerzeit gewählt worden, weil austenitische Elektroden zur Herstellung von Panzerwannen praktisch nicht zur Verfügung standen. Bei diesen oberflächengehärteten Panzerstahlblechen war auf der einen Seite nur eine sehr dünne harte Schicht martensitischen Charakters, während auf der anderen Seite eine dicke perlitisch, ferritische Zone war, die nur unter großen Schwierigkeiten und nach Vorwärmung mit normalen ferritischen Elektroden geschweißt werden konnte.

Diese Anordnung hatte zunächst den Nachteil, daß die gehärtete Schicht sehr dünn war und nicht an allen Stellen einer Panzerung eine gleichbleibende Dicke zuließ.

Weiterhin mußte die weichere Zone aus einem niedriglegierten hochfesten Stahl bestehen, so daß ihre Schweißeignung in Wirklichkeit nur gering war.

In der harten, sehr spröden, dünnen Schicht entstandene Risse konnten bis in den weicheren Bereich fortgeleitet werden.

Schließlich war die zur Schaffung der gehärteten dünnen Schicht notwendige Oberflächenhärtung ein sehr aufwendiges Verfahren, das nicht ohne Verzug der Konstruktion zu erreichen war. Man hat deshalb dieses Verfahren nicht weiterentwickelt, da es den heutigen Anforderungen bei der Herstellung von Panzerungen nicht mehr gerecht wird.

Durch die DE-OS 21 42 360 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Panzerung bekannt, bei dem zwei Stahlbleche durch Plattieren miteinander verbunden und anschließend wärmebehandelt werden. Zu diesem Zweck geht das vorbekannte Verfahren von einem ersten Stahlblech aus, das aus 0,3 bis 1% C, 0,5 bis 1% Si, 0,1 bis 1% Mn, 3 bis 10% Cr, 0,5 bis 3% Mo, 0,2 bis 1% V, Rest Fe, besteht, wobei das zweite Stahlblech aus 0,1 bis 0,3% C, 0,1 bis 1% Si, 0,1 bis 2% Mn, 2 bis 10% Ni, 0,2 bis 2% Cr, 0,2 bis 2% Mo, Spuren V, Rest Fe, besteht. Die beiden Stahlbleche werden nach dem Plattieren auf eine Temperatur zwischen 900 und 1050 Grad Celsius erhitzt, abgeschreckt oder an der Luft abgekühlt und einer Anlaßbehandlung bei einer Temperatur zwischen 200 und 650 Grad Celsius unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Panzerung aus Mehrlagenstahl, insbesondere aus Zweilagenstahl, zu schaffen, mit dem eine erhebliche Verbesserung der ballistischen Schutzeigenschaften erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Es hat sich gezeigt, daß beim Beschuß einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, z. B. aus Zweilagenstahl bestehenden Panzerwand sich optimale Eigenschaften in der Außen- und Innenschicht eines solchen Zweilagenstahls erzielen lassen. Unter solchen "optimalen Eigenschaften" wird verstanden, daß die äußere, dem Beschuß zugekehrte Schicht des Mehrlagenstahls optimale Härte aufweist, während die innenliegende, weichere Schicht, optimale Zähigkeit besitzt. Dies läßt sich nur durch die erfindungsgemäße Anwendung der Wärmebehandlung in Verbindung mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstoffzusammensetzung der Innen- und Außenschicht des Mehrlagenstahls erzielen.

Beides, Wärmebehandlung und Stahlzusammensetzung, müssen in der erfindungsgemäßen Weise aufeinander abgestimmt sein.

Was die Stahlzusammensetzung anbelangt, so ist es wichtig, daß in der weicheren Schicht ein Stahl mit möglichst niedrigem C-Gehalt verwendet wird. Allerdings ist ein hohes Arbeitsaufnahmevermögen nur zu erreichen, wenn neben der Zähigkeit auch eine gewisse Festigkeit vorliegt. Während ein solcher Stahl im normalgeglühten Zustand eine Streckgrenze von 350 N/mm², eine Festigkeit von 490 bis 610 N/mm² und eine Bruchdehnung (Lo=5 do) von 22% aufweist, weist dieser Stahl nach der Sonderbehandlung eine Härte nach Brinell von z. B. 265 HB auf. Das entspricht einer Festigkeit von 900 N/mm², die einen guten Beitrag zur Beschußsicherheit liefert. Gleichzeitig haben Beschußversuche ergeben, daß hohes Verformungsvermögen vorliegt. So wird z. B. bei einer aus Zweilagenstahl bestehenden Panzerwand weniger Material mit dem Geschoß an der Innenseite weggeschleudert als bei normalem Panzerstahl. Damit wird die Verwundungsgefahr wesentlich verringert.

Da die Anlaßtemperatur bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit z. B. etwa 180 Grad Celsius sehr niedrig liegt, darf beim Schweißen der weicheren Schichten in den härteren Schichten des Mehrlagenstahls die gemeinsame Anlaßtemperatur nicht überschritten werden. Dies ist durch Verwendung dünner Elektroden, die in mehreren Strichraupen bzw. Lagen geschweißt werden, zu erreichen, sofern z. B. zwischen den einzelnen Lagen eine Zwischenabkühlung eingelegt wird. Geheime Versuche haben gezeigt, daß in allen Fällen auf diese Weise eine Erwärmung über 100 Grad Celsius an der harten Außenseite sicher vermieden werden konnte. Bei alledem kann die äußere, dem Beschuß zugekehrte Schicht extrem, das heißt hochhart, ausgebildet sein.

Bei den geheimen Versuchen wurden auch Verdrillversuche durchgeführt, und zwar an einem Stahlstab mit einer Härte von 670 HB. Es zeigte sich, daß dieser Stahl bereits nach einem Torsionswinkel von weniger als 90 Grad brach.

Ein Stab aus einem erfindungsgemäßen Zweilagenstahl konnte dagegen bei gleicher Meßlänge ohne Bruch etwa um 1000 Grad tordiert werden. Die zähe, weichere Schicht des Zweilagenstahls übt offenbar auf die hochharte Schicht eine sehr günstige Wirkung in bezug auf die Verformungsfähigkeit aus, wobei das Arbeitsaufnahmevermögen bei einem erfindungsgemäßen Mehrlagenstahl in einem nicht vorhersehbaren Maße außerordentlich gesteigert wird.

Schlagwortartig kann man die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt zusammenfassen:

• 1. Es läßt sich eine Panzerwand aus Mehrlagenstahl, insbesondere aus Zweilagenstahl, fertigen, bei der sich unter sonst gleichen Bedingungen S.m.K-Beschußsicherheit bei etwa 50% geringerer Wanddicke erreichen läßt (Spitzgeschoß mit Kern, Kaliber 7,62 mm×51 mm).
• 2. Beim Beschuß einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Panzerwand tritt unter anderem großer Energieabbau durch starke Ausbeulung der zähen, (relativ weicheren) inneren Schicht der Panzerwand ein.
• 3. Wird eine erfindungsgemäße Panzerwand beschossen, so findet eine Art Tiefzieheffekt an der relativ weicheren, inneren Schicht des Mehrlagenstahls statt, was zu einer großen Arbeitsaufnahme dieser zähen Innenschicht führt, die aber außerdem noch relativ hohe Festigkeit besitzt.
  Die hochharte Außenschicht verhält sich in gewissen Grenzen wie ein elastischer Körper. Nach Überschreiten der Bruchfestigkeit wird durch die Partikel der hochharten Außenschicht Energie (Zertrümmerungsenergie) in erheblichem Maße abgebaut, wobei die zähe Innenschicht die Partikel der harten Außenschicht stützt, so daß mit zunehmender Verformung die Flächenpressung entsprechend verringert wird und es allenfalls zu einem Ausbeulen der zähen Innenschicht kommt.
• 4. Der Vorteil der starken Verformungsmöglichkeit eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, z. B. als Zweilagenstahl ausgebildeten Mehrlagenstahls ist nicht nur für den ballistischen Schutz von großer Bedeutung, sondern bringt grundsätzlich die Eignung dieses Zweilagenstahls für die Karosseriefertigung, allerdings mit geringeren Fertigungsschwierigkeiten wie sie bei der Verarbeitung von üblichem Panzerstahl eintreten können.
• 5. Panzerstähle, die heute Verwendung finden, können nur bis zu einer bestimmten Härte im Panzerbau verwendet werden. Diese Härtegrenze ist nicht nur die Grenze der Verschweißbarkeit, sondern auch die Grenze der Funktionsfähigkeit im Betriebszustand. Beide Grenzen gibt es für einen Mehrlagenstahl, z. B. Zweilagenstahl, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt wurde, nicht. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Panzerwand läßt sich an der relativ zähen Schicht ferritisch schweißen.
• 6. Verzichtet man auf eine Reduzierung der Wanddicke gegenüber üblichem Panzerstahl, so läßt sich durch Verwendung von erfindungsgemäßen Mehrlagenstahl eine entsprechend höhere Beschußsicherheit erzielen.
• 7. Durch die gute Verarbeitungsmöglichkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Panzerwände lassen sich Karosserieteile für ballistisch zu schützende Kraftfahrzeuge miteinander leichter verbinden. Dadurch sind serienmäßige zivile Kraftfahrzeuge durch Einschweißen von Panzerwänden, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, wirtschaftlich umzurüsten.
• 8. Für alle Schweißverbindungen sind keine Spezial-Panzerstahlelektroden erforderlich. Austenitische Elektroden sind im Vergleich zu den erfindungsgemäß verwendbaren ferritischen Elektroden etwa zehnmal so teuer.
• 9. Es ist keine weitgehende Schweißerfahrung zum Verschweißen von erfindungsgemäßen Panzerwänden erforderlich.
• 10. Erfindungsgemäße Panzerwände lassen sich auf Gehrung zueinander anordnen und an den zäheren Innenschichten miteinander durch die erwähnten ferritischen Schweißnähte verbinden. Dadurch ist es möglich, den ballistischen Schutz durch die hochharten Außenschichten bis unmittelbar zur Gehrungsfuge vorzusehen, so daß solche Gehrungsverbindungen nicht durch besondere Abdeckungen ballistisch geschützt zu werden brauchen.

Zur Erzeugung hoher Härte in der harten Außenschicht aus Vergütungsstahl kommt nur ein Härten mit sehr niedriger Anlaßtemperatur in Betracht. Damit kommt der chemischen Zusammensetzung der weicheren Innenschicht wesentliche Bedeutung zu. Unlegierte Stähle mit Kohlenstoffgehalten von etwa 0,2% wie sie üblicherweise als schweißgeeignete Baustähle Verwendung finden, werden durch die genannte Wärmebehandlung relativ spröde. Unlegierte Stähle mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt unter 0,15% würden durch die genannte Wärmebehandlung gute Zähigkeit und auch Schweißeignung erhalten, sie würden aber keine wesentliche Härtezunahme ermöglichen und durch ihre geringe Festigkeit fast keinen Beitrag zum Arbeitsaufnahmevermögen des Verbundwerkstoffes liefern. Bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Panzerung aus Mehrlagenstahl, insbesondere Zweilagenstahl, lassen sich die Panzerwände problemlos miteinander verbinden, ohne daß befürchtet zu werden braucht, daß der Stahl, der nach der erfindungsgemäßen Vergütungsbehandlung mit extrem niedriger Anlaßtemperatur sehr gute Zähigkeit und gute Schweißeignung und eine Festigkeit von immerhin etwa 1000 N/mm² aufweist, diese günstigen Festigkeitseigenschaften wieder verliert. Wird gemäß Patentanspruch 2 vorgegangen, so lassen sich in jedem Falle örtliche Wärmespitzen vermeiden.

In Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform beschrieben, bei welcher der ballistische Schutz bis unmittelbar an die Spitze der Gehrungsfuge von miteinander verbundenen Panzerwänden reicht.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 Die Anwendung erfindungsgemäß hergestellter Mehrlagenstahlbleche zur Panzerung einer Limousine;

Fig. 2 Anwendungsbeispiele für die Herstellung einzelner Karosserieteile bei einem Pkw;

Fig. 3 Einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 Die in Fig. 3 dargestellte Eckverbindung in größerem Maßstab mit Strichraupen;

Fig. 5 Eine ebensolche Eckverbindung als Schweißverbindung;

Fig. 6 Die Eckverbindung gemäß Fig. 4 bzw. 5 nach einem Beschuß an der Schweißnahtstelle;

Fig. 7 Eine Panzerwand aus Zweilagenstahl nach einem Geschoßtreffer;

Fig. 8 Eine Panzerwand aus Zweilagenstahl nach einem Doppeltreffer;

Fig. 9 Eine weitere Panzerwand aus Zweilagenstahl nach einem Geschoßtreffer mit starken Ausbrüchen zur Außenseite;

Fig. 10 Eine hochharte Panzerwand nach einem Durchschuß, wobei die große Splitterwirkung durch Ausbrüche nach innen erfolgt ist;

Fig. 11 Eine aus Zweilagenstahl bestehende Panzerwand nach einem Durchschuß;

Fig. 12 Eine weitere Panzerwand aus Zweilagenstahl nach einem Geschoßdurchschuß mit keiner oder nur geringer Splitterwirkung nach innen im Gegensatz zu Fig. 10;

Fig. 13 Ein Schaubild, in dem die obere Kurve üblichen Panzerstahl und die untere Kurve erfindungsgemäßen Mehrlagenstahl betrifft (Blechdicke, von der ab Beschußsicherheit erzielt wird im Verhältnis zum Geschoßauftreffwinkel);

Fig. 14 bis 23 Nach Art von Zeitrafferaufnahmen einen Beschuß einer absichtlich nicht beschußsicher gestalteten Panzerwand aus erfindungsgemäßem Zweilagenstahl.

Fig. 1 soll lediglich veranschaulichen, wie man normale Limousinen durch das Einsetzen, z. B. Einschweißen, von aus Mehrlagenstahl, insbesondere Zweilagenstahl, bestehenden Panzerwänden beschußsicher gestalten kann. Diese Panzerwände sind durch gestrichelte Linien in Fig. 1 dargestellt und beispielsweise mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet worden.

Fig. 2 ist das übliche Karosserieblech einer Limousine. Da erfindungsgemäß hergestellte Mehrlagenstahlbleche relativ dünn und damit entsprechend leicht gehalten werden können, lassen sie sich in üblichen Limousinen anbringen, so daß sich beispielsweise derartige Limousinen in der erwähnten Weise auch S.m.K.-beschußsicher gestalten lassen.

Fig. 2 soll lediglich veranschaulichen, daß sämtliche Teile der Karosserie eines Fahrzeuges aus erfindungsgemäß hergestelltem Mehrlagenstahl gefertigt werden können, da sich dieser relativ einfach verarbeiten läßt. Von den in Fig. 2 veranschaulichten Einzelteilen sind lediglich das Dachblech und die Seitenbleche besonders bezeichnet worden, während die Fig. 3 bis 6 durch Schweißnähte verbundene Bereiche des Dachbleches 3 und des einen Seitenbleches - hier 4 - veranschaulichen. Selbstverständlich können im Bedarfsfalle die Einzelteile anders geformt sein als es in den Fig. 2 bis 6 dargestellt ist. Ein gemäß Fig. 2 hergestelltes Fahrzeug läßt sich z. B. als gepanzertes Patrouillenfahrzeug, als Streifenwagen bei der Polizei oder beim Bundesgrenzschutz, einsetzen.

Im übrigen sind bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 die Panzerwände aus Zweilagenstahl hergestellt. Die hochharte, dem Beschuß X zugekehrte Außenschicht ist mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet, während die innenliegende, zähe und weichere Schicht mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist. Die Außenschicht 6 ist so hart, daß optimale Härte erzielt wird, auf die sonst aus Gründen der Verarbeitung verzichtet werden mußte, während die Innenschicht 7 ein großes Arbeitsaufnahmevermögen aufweist.

Zwei benachbarte Bleche sind durch ferritische Schweißnähte miteinander verbunden (Fig. 4), wobei in Fig. 4 übertrieben groß dargestellt ist, daß mit einer relativ dünnen Elektrode mehrere Strichraupen 8, 9 und 10 gezogen worden sind, die in den Fig. 5 und 6 allerdings aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung nicht mehr besonders veranschaulicht wurden. Auf diese Weise wird beim Schweißen nur relativ geringe Wärme eingebracht und verhindert, daß die hochharte Außenschicht 6 zu stark erhitzt wird und die in der Beschreibungseinleitung erzielten Temperaturwerte nicht überschritten werden.

Wird diese Schweißeckverbindung gemäß Fig. 5 in Richtung X beschossen, so zeigt sich, daß die hochharte Außenschicht 6 zwar zum Teil zerstört wird, aber Ausbrüche der Außenschicht sich in das relativ weiche und zähe Material der Innenschicht 7 hineinverformen und durch diese aufgehalten werden, während sich die Innenschicht 7 nach innen, und zwar mit dem relativ ebenso weichen Schweißgut verformt, ohne daß es zu einem Durchschuß kommt. Demgemäß brauchen Schweißverbindungen bei Verwendung erfindungsgemäß hergestellter Mehrlagenstahlbleche nicht mehr besonders, z. B. durch Panzerstahlleisten, nach außen hin abgedeckt zu werden.

In Fig. 7 wurde eine Panzerwand aus Zweilagenstahl in Richtung X beschossen. Die Abweichung von der Ausgangsebene 11 ist mit D bezeichnet. Auch aus Fig. 7 ist klar erkennbar, daß die hochharte Außenschicht 6 splittert und zum Teil "zertrümmert" wird, während die Innenschicht 7 lediglich ausbeult, es aber zu keinem Durchschuß kommt.

Fig. 8 zeigt eine besonders ungünstige Situation, nämlich sogenannte Doppeltreffer in Richtung X. Wiederum splittert die Außenschicht. Die Abweichung von der Ausgangsebene 11 ist gleichfalls mit D bezeichnet und relativ groß. Trotz der weitgehenden Zerstörung der hochharten Außenschicht 6 können die Splitter und das Geschoß die Innenschicht 7 nicht durchdringen. Vielmehr wölbt sich die Innenschicht 7 an den Geschoßtrefferstellen - bei 12 und 13 - nur nach innen aus.

Fig. 9 zeigt den Beschuß des bereits aus Fig. 7 ersichtlichen Zweilagenstahls mit S.m.K.-Munition. Mit A sind Ausbrüche der hochharten Außenschicht 6 bezeichnet worden, während alle anderen Bezeichnungen den bereits in den Fig. 7 und 8 verwendeten Bezeichnungen entsprechen. Es kommt auch in diesem Fall nicht zu einem Durchschuß, sondern lediglich - bei 14 - zu einer nach innen gerichteten Auswölbung. Es sind starke Ausbrüche an der Außenseite ersichtlich. Die Fig. 9 läßt außerdem erkennen, daß durch die Zertrümmerung der hochharten Außenschicht ein Abbau der Flächenpressung erreicht wird.

Im Vergleich dazu veranschaulicht Fig. 10 den Beschuß eines nur aus hochhartem Panzerstahl bestehenden Bleches in Richtung X. C veranschaulicht den Ausschuß und die starke, nach innen gerichtete Splitterwirkung. Trotz der relativ großen Wanddicke hat das Geschoß diese hochharte Panzerstahlwand 6 durchschlagen. Demgemäß veranschaulicht Fig. 11 wiederum eine aus Zweilagenstahl gemäß der Erfindung gefertigte Panzerstahlwand, wobei diese Wand absichtlich nicht beschußsicher ausgelegt wurde, um zu klären, welche Verhältnisse beim Durchschuß bzw. nach dem Durchschuß gegeben sind. Es kommt in diesem Fall zu starken Ausbrüchen A an der hochharten Außenschicht 6, während die Innenschicht 7, bezogen auf die Ausgangsebene 11, weit nach innen verformt worden ist. An der Stelle, an der das Geschoß - bei C - die Innenschicht 7 durchschlagen hat, ist das Material halsförmig nach innen verformt worden. Dabei kommt es zu einer Art Tiefziehvorgang, verbunden mit einer entsprechenden Verringerung der Wanddicke der relativ zähen Innenschicht 7. Trotz der Risse im Bereich des Durchschusses C kommt es nicht zu einem Wegschleudern von Splittern aus Materialteilen der Innenschicht 7.

Die Fig. 12 veranschaulicht den Beschuß eines weiteren Zweilagenstahlbleches, das ebenfalls absichtlich nicht beschußsicher ausgelegt wurde. In diesem Fall wurde lediglich mit einem anderen Kaliber beschossen. Die Fig. 7 bis 12 und 14 bis 23 wurden anhand tatsächlicher Beschußergebnisse angefertigt, so daß sie sich zum Teil überschneiden, aber deutlich machen sollen, wie sich ein erfindungsgemäßes Mehrlagenstahlblech verhält.

In den Fig. 14 bis 23 sind die beim Beschuß in Richtung X mit S.m.K.-Munition sich ergebenden Verhältnisse bei einer absichtlich nicht beschußsicher ausgelegten Panzerstahlwand an einer Vielzahl metallurgischer Aufnahmen nach Art von Zeitrafferaufnahmen veranschaulicht. Fig. 23 läßt im Vergleich mit Fig. 14 außerordentlich große Tiefziehfähigkeit der Innenschicht 7 erkennen. Versucht man, die nach innen nach Art des Halses einer Flasche verlaufenden, tiefgezogenen Teile der Innenschicht 7 wieder in die Ebene zu bringen, so muß man erkennen, daß sich diese Teile in eine überlappende Stellung bringen lassen, was bedeutet, daß sich die Wanddicke im Bereich des Durchschusses erheblich verringert hat und das Material in Richtung X außerordentlich weit verformt worden ist. Bei dieser Bewegung stützt es die Splitter der hochharten Außenschicht 6 ab und hält diese zusammen, so daß diese zum großen Teil nach außen wegfliegen und nicht nach innen gelangen können. Durch den relativ großen Weg, den die Schichten eines erfindungsgemäßen Mehrlagenstahls während des Beschusses oder beim Durchschuß zurücklegen, wird außerordentlich viel Energie des auftretenden Geschosses aufgefangen und abgebaut.

Fig. 13 zeigt mit der Kurve E die S.m.K-Sicherheit eines hochharten, üblichen Panzerstahlbleches in normierter Darstellung. Dabei sind auf den Ordinaten die Blechdicken dargestellt, bei der Beschußsicherheit erreicht wird, während auf der Abszisse die zugehörigen Auftreffwinkel eines Geschosses eingetragen wurden.

Die Kurve F veranschaulicht die S.m.K-Beschußsicherheit einer erfindungsgemäßen Panzerung aus Zweilagenstahl. Wie deutlich ersichtlich ist, wird über einen wesentlichen Bereich der Auftreffwinkel bei etwa 50% geringerer Dicke bereits Beschußsicherheit erreicht, was eine entsprechende Einsparung an Gewicht und auch Kosten bedeutet.

Die beim Beschuß einer erfindungsgemäßen Panzerung aus Mehrlagenstahl sich ergebende Ausbeul- und Tiefziehfähigkeit der relativ weicheren, zähen Innenschicht eignet sich auch zur Störung des Stachels eines Hohlladungsgeschosses bei bestimmten Auftreffwinkeln. Des weiteren können mehrere oder eine Vielzahl von Panzerwänden gemäß der Erfindung hintereinander - auch mit Abstand - angeordnet werden. Schließlich ist es nicht zwingend notwendig, daß Panzerwände gemäß der Erfindung geschweißt werden. Es ist ebenso möglich, solche Panzerwände durch einen geeigneten Kleber miteinander zu verkleben.

Schließlich lassen auch Panzerbleche gemäß der Erfindung mit besonderem Vorteil zum Adaptieren von zu panzernden Objekten, insbesondere von Panzerfahrzeugen oder Kampfpanzern, heranziehen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer aus Mehrlagenstahl, insbesondere Zweilagenstahl, bestehenden Panzerung mit mindestens einer harten, dem Beschuß zugekehrten Außenschicht und wenigstens einer weicheren Innenschicht, bei welchem die aus Mehrlagenstahl bestehende Panzerung wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die chemische Zusammensetzung der harten Außenschicht und die chemische Zusammensetzung der weicheren Innenschicht und eine Vergütungsbehandlung so aufeinander abgestimmt sind, daß in der harten Außenschicht optimale Härte und in der weicheren Innenschicht optimale Zähigkeit und Schweißeignung mit ferritischen Elektroden erreicht werden;
• b) die aus Mehrlagenstahl bestehende Panzerung auf etwa 870 bis 940 Grad Celsius erwärmt und
• c) die gemäß b) erzielte Temperatur etwa eine Minute je Millimeter Gesamtdicke der Panzerung, mindestens aber 20 Minuten gehalten wird;
• d) und daß die gemäß b) und c) erwärmte Panzerung bis auf Raumtemperatur abgeschreckt wird;
• e) woraufhin die gemäß d) abgeschreckte Panzerung auf etwa 180 Grad Celsius angelassen wird, wobei die erzielte Anlaßtemperatur mindestens 2 Minuten je Millimeter Gesamtdicke der Panzerung, mindestens aber 20 Minuten lang, gehalten wird;
• f) woraufhin die gemäß e) behandelte Panzerung an ruhender Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wird;
• g) und daß die weichere, zähe Innenschicht des Mehrlagenstahls, insbesondere eines Zweilagenstahls, hoher Festigkeit, folgende Zusammensetzung aufweist:
  C weniger als 0,15%, Si 0,15 bis 0,35%, Mn 0,85 bis 1,60%, P und S jeweils weniger als 0,020%, Ni 0,50 bis 0,80% und Al 0,020 bis 0,040% (alle Prozentangaben in Gewichtsprozenten), Rest Fe;
• h) während die hochharte, dem Beschuß zugekehrte Außenschicht folgende Zusammensetzung aufweist:
  C 0,35 bis 0,7%, Si 0,10 bis 0,70%, Mn 0,50 bis 1,00%, P und S jeweils weniger als 0,02%, Cr 1,3 bis 2,6%, Ni 0,20 bis 3,60%, Mo 0,40 bis 0,70%, V 0,04 bis 0,30%, (alle Angaben in Gewichtsprozenten), Rest Fe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Panzerwände der Panzerung an den weichen Innenschichten durch mehrere Strichraupen - mehrlagig - miteinander durch Schweißnähte verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Panzerwände der Panzerung oder mehr auf Gehrung derart durch an der weicheren, zäheren Schicht vorgesehene Schweißnähte miteinander verbunden werden, daß der Panzerschutz durch die hochharte Außenschicht bis zur gemeinsamen Gehrungsfuge reicht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Panzerung gemäß Merkmal b) auf 910 Grad Celsius erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Panzerung gemäß Merkmal d) in Öl abgeschreckt wird.