EP0423004A1 - Acier de haute dureté pour blindage, procédé d'élaboration d'un tel blindage et blindage obtenu - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high hardness steel for armor, over-armor and overprotection flap, usable in the form of sheet metal and / or parts and having high ballistic performance.
- hot rolling is carried out at a temperature between 1150 and 1250 ° C with a degree of wrought greater than 2.
- the quenching in press which avoids significant deformation Aunt of the sheet, is carried out after heating to a temperature between 800 and 960 ° C.
- the overprotection flap allows acceptable visibility and provides effective ballistic protection.
- the steel according to the invention has better properties in elasticity and in hardness than 28 NCD6 steel with a comparable impact resistance.
- the steel according to the invention can be cut by plasma, flame cutting or laser process, with precautions adapted to the different sheet thicknesses.
- the latter In order to optimize the ballistic performance of the sheet subjected to the impacts of projectiles, the latter, after rolling, is pierced with orifices.
- the holes have, for example, a diameter between 3 and 15 mm.
- the sheet pierced with orifices is then quenched, then subjected to tempering under the conditions described above.
- the surface mass of the perforated sheet is reduced in the ratio of the overall surface of the orifices to the total surface of the sheet before drilling, the sheet being able to have from 30 to 60% reduction in weight, for the same ballistic protection efficiency.
- the holes improve the resistance to cracking during impacts.
- the shielding is formed from a massive sheet 1 (Fig. 1) according to the invention, covered on one of its faces or on its two faces with a material synthetic 2 such as for example an elastomer which can be reinforced, by mixing it with a synthetic fiber.
- a material synthetic 2 such as for example an elastomer which can be reinforced
- the invention finds its application in particular of armor plating, placed in front of armorings of already existing structure, armor plating which make it possible to smash the projectile and therefore to reduce its perforating power.
- the invention also finds its application in a ballistic overprotection shutter for windows or windshields of light armored vehicles.
- the shell 10 has openings and in particular at the front an opening 20 provided with glazing 30 that is slightly armored and allowing the driver to have good visibility and thus be able to steer the vehicle.
- the vehicle is equipped with folding flaps 40 formed by a shield 50 of very high hardness steel according to the invention.
- the shield 50 is pierced with a multitude of small orifices 60 regularly distributed and representing 30 to 60% of vacuum relative to the surface of said plate.
- the orifices 60 have a diameter less than the smallest caliber which the windshield and the shutter 40 alone do not protect with the glazing 30 an empty space. This arrangement makes it possible to obtain over-protection of the windows or windshield of the vehicle, while ensuring visibility thanks to the large number of small orifices 60.
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Abstract
L'invention a pour objet un acier de haute dureté pour blindage ayant la composition chimique pondérale suivante 0,4 à 0,7% de carbone, 0,3 à 1,5% de manganèse, 0, 1 à 2% de chrome, 0,5 à 1,5% de silicium, 1 à 5% de nickel, 0,2 à 1% de molybdène, moins de 0,015% de phosphore, moins de 0,005% de soufre, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration. L'invention a également pour objet un procédé d'élaboration d'un tel acier.
Description
- La présente invention concerne un acier de haute dureté pour blindage, surblindage et volet de surprotection, utilisable sous forme de tôle et/ou de pièces et présentant des performances balistiques élevées.
- La présente invention a également pour objet un procédé d'élaboration d'un tel acier.
- On connait des aciers pour blindage comme par exemple l'acier 28 NCD6 dont la composition pondérale est :
Carbone : 0,28 %
Nickel : 1,6 %
Chrome : 1,6 %
Molybdène: 0,3 %
ou encore l'acier 50 CDV5 dont la composition pondérale est :
Carbone : 0,5 %
Chrome : 5 %
Molybdène: 1,3 %
Vanadium: 0,45 % - Le but de l'invention est d'améliorer les qualités de résistance balistique des blindages monoblocs.
- En effet, l'augmentation de la dureté permet aux aciers de mieux résister à l'impact d'un projectile, l'acier devant être apte à fracasser le projectile. Cependant l'augmentation de la dureté peut entraîner une diminution de la résilience, c'est à dire une augmentation de la fragilité.
- L'invention a pour objet un acier conciliant une dureté comparable et même supérieure aux aciers actuellement connus et une résilience restant néanmoins élevée.
- L'acier, selon la présente invention, est caractérisé en ce que sa composition pondérale est la suivante :
- 0,4 à 0,7% de Carbone
- 0,3 à 1,5% de Manganèse
- 0,1 à 2 % de Chrome
- 0,5 à 1,5% de Silicium
- 1 à 5 % de Nickel
- 0,2 à 1 % de Molybdène
- moins de 0,015% de phosphore
- moins de 0,005% de soufre
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration. - La présence dans la composition des éléments carburigènes tels que Carbone, Chrome, Manganèse et Molybdène permet d'assurer de hauts niveaux de dureté.
- La teneur en Nickel est déterminée de façon à assurer une bonne trempabilité et à permettre l'obtention d'un acier de résilience élevée.
- La teneur en soufre est de préférence inférieure à 0,002% pour améliorer la résilience.
- La présente invention a également pour objet un procédé d'élaboration d'un acier de haute dureté caractérisé en ce que l'acier est soumis :
- à un laminage à chaud de mise en forme à une température comprise entre 1000 et 1300°C,
- à une trempe sous presse,
- et à un revenu effectué à une température comprise entre 150 et 250°C. - De préférence le laminage à chaud est effectué à une température comprise entre 1150 et 1250°C avec un taux de corroyage supérieur à 2. La trempe sous presse qui évite une déformation impor tante de la tôle, s'effectue après chauffage à une température comprise entre 800 et 960°C.
- L'invention a encore pour objet un blindage obtenu selon ce procédé.
- Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le blindage est constitué d'une tôle d'acier de haute dureté percée d'orifices régulièrement repartis et présentant 30 à 60% de vide par rapport au volume total.
- le blindage est constitué d'une tôle d'acier de haute dureté recouverte d'un élastomère.
- l'élastomère est mélangé à de la fibre synthétique. - L'invention concerne aussi un volet de surprotection balistique pour vitrage de fenêtres ou de pare-brise de véhicules blindés réalisé avec un blindage en acier selon l'invention.
- Le volet de surprotection permet une visibilité acceptable et assure une protection balistique efficace.
- L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- - la Fig. 1 est une vue en coupe d'une tôle d'acier pour blindage selon l'invention ;
- - la Fig. 2 est une vue partielle en perspective d'un véhicule blindé muni d'un volet de surprotection selon l'invention.
- L'acier de haute dureté selon l'invention pour blindage est utilisable de préférence, sous forme de tôle pour la protection balistique. La tôle d'acier laminée et traitée présente des performances balistiques élevées.
- Un exemple de composition de l'acier selon l'invention est donné en proportion pondérale dans le tableau I.
TABLEAU I Eléments C Si Mn Ni Cr Mo S P Proportion % 0,5 0,8 0,5 1,9 0,2 0,4 0,0007 0,004 - La teneur en carbone de 0,5% permet d'obtenir après la trempe un très haut niveau de dureté. Cependant, pour une bonne résistance au choc la teneur en soufre doit être la plus faible possible.
- Afin d'obtenir les propriétés de blindage, l'acier élaboré est soumis à un laminage à chaud. La température de chauffage avant laminage est comprise entre 1000 et 1300°C et de préférence comprise entre 1150 et 1250°C, le taux de corroyage étant supérieur à 2.
- Après élaboration d'une tôle, de 7 mm d'épaisseur par exemple, ladite tôle est soumise à un traitement thermique de trempe à huile. Elle est maintenue sous presse pendant l'opération de trempe afin d'obtenir une planéité d'environ de 3mm/m, la température d'austénisation étant de 850°C. La trempe est suivie d'un revenu à une température comprise entre 150 et 250°C et de préférence égale à 220°C.
- Les propriétés mécaniques de la tôle élaborée et traitée comme décrit ci-dessus sont comparées aux aciers 28 NCD6 et 50 CDV5 et regroupées dans le tableau II ci-dessous :
TABLEAU II Acier Dureté HB Traction Résilience J/cm² Rm (MPa) Re (MPa) 02% A% (5d) + 20°C - 40°C 28NCD6 500 1750 1350 13 45 40 50CDV5 620 2200 1700 5 4 4 Acier selon l'invention 625 2270 1710 4,5 15 12 - Les propriétés mécaniques mesurées des tôles sont, la dureté Brinell HB, les propriétés en traction de l'acier, limite élastique Re, résistance à la rupture Rm et l'allongement à la rupture A ainsi que ses propriétés aux chocs à deux températures déterminées (+ 20°C et -40°C).
- En comparant les valeurs données dans le tableau II, on constate que l'acier selon l'invention a une meilleure résilience que l'acier 50 CDV 5 avec une dureté comparable.
- L'acier selon l'invention a de meilleurs propriétés en élasticité et en dureté que l'acier 28 NCD6 avec une résistance au choc comparable.
- De plus, l'acier selon l'invention peut être découpé par procédé plasma, oxycoupage ou par laser, moyennant des précautions adaptées aux différentes épaisseurs de tôles.
- Afin d'optimiser les performances balistiques de la tôle soumise aux impacts de projectiles, celle-ci, après laminage, est percée d'orifices. Les trous ont par exemple un diamètre compris entre 3 et 15 mm. La tôle percée d'orifices est ensuite trempée, puis soumise à un revenu dans les conditions décrites précédemment.
- Dans une utilisation de surblindage, la tôle perforée et traitée a pour but de fracasser ou de faire éclater le noyau du projectile sans détérioration immédiate dudit surblindage.
- La masse surfacique de la tôle perforée est réduite dans le rapport de la surface globale des orifices sur la surface totale de la tôle avant perçage, la tôle pouvant présenter de 30 à 60% de réduction en poids, pour une même efficacité de protection balistique. Les orifices améliorent la résistance à la fissuration lors d'impacts.
- Afin d'améliorer d'une autre façon la résistance balistique, le blindage est formé d'une tôle massive 1 (Fig. 1) selon l'invention, recouverte sur l'une des ses faces ou sur ses deux faces d'une matière synthétique 2 comme par exemple un élastomère pouvant être renforcé, en le mélangeant à une fibre synthétique.
- Le blindage selon l'invention présente des performances balistiques élevées notamment contre les projectiles perforants des armes de calibre 5,56mm, 7,62 mm et 12,7 mm.
- Dans le cas d'une utilisation comme tôle de surblindage, l'acier selon l'invention peut résister notamment aux projectiles perforants d'armes de calibre 12,7 mm, 14,5 mm, et 20mm.
- Sa tenacité, c'est à dire sa résistance à plusieurs impacts successifs, est améliorée par le perçage d'orifices et/ou par un revêtement d'une matière synthétique.
- L'invention trouve son application dans notamment des surblindages, placés en avant de blindages de structure déjà existante, surblindages qui permettent de fracasser le projectile et donc de réduire son pouvoir perforant.
- L'invention trouve également son application dans un volet de surprotection balistique pour fenêtres ou pare-brise de véhicules blindés légers.
- Sur la Fig. 2, on a représenté schématiquement la partie avant d'un véhicule blindé léger constitué par une carapace 10.
- La carapace 10 comporte des ouvertures et notamment à l'avant une ouverture 20 munie d'un vitrage 30 légèrement blindé et permettant au conducteur d'avoir une bonne visibilité et de pouvoir ainsi piloter le véhicule.
- Pour augmenter la protection balistique de chaque fenêtre et notamment du vitrage de pare-brise 30, le véhicule est équipé de volets rabattables 40 formés par un blindage 50 en acier de très haute dureté selon l'invention.
- Le blindage 50 est percé d'une multitude de petits orifices 60 régulièrement répartis et représentant 30 à 60% de vide par rapport à la surface de ladite plaque.
- Les orifices 60 ont un diamètre inférieur au plus petit calibre que ne protège pas à lui seul le pare-brise et le volet 40 ménage avec le vitrage 30 un espace vide. Cette disposition permet d'obtenir une surprotection des fenêtres ou pare-brise du véhicule, tout en assurant une visibilité grâce au grand nombre de petits orifices 60.
- De plus, le volet 40 fracasse ou freine les projectiles notamment perforants, ce qui permet d'arrêter avec le pare-brise blindé les projectiles ralentis ou la gerbe d'éclats traversant le volet.
Claims (10)
1. Acier de haute dureté pour blindage, utilisable sous forme de tôles et/ou de pièces et présentant des performances balistiques élevées, caractérisé en ce que sa composition chimique pondérale est la suivante :
- 0,4 à 0,7% de carbone
- 0,3 à 1,5% de Manganèse
- 0, 1 à 2 % de Chrome
- 0,5 à 1,5% de Silicium
- 1 à 5 % de Nickel
- 0,2 à 1 % de Molybdène
- moins de 0,015% de phosphore
- moins de 0,005% de soufre
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration.
- 0,4 à 0,7% de carbone
- 0,3 à 1,5% de Manganèse
- 0, 1 à 2 % de Chrome
- 0,5 à 1,5% de Silicium
- 1 à 5 % de Nickel
- 0,2 à 1 % de Molybdène
- moins de 0,015% de phosphore
- moins de 0,005% de soufre
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration.
2. Acier de haute dureté selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la teneur en soufre est inférieure à 0,002%.
3. Procédé d'élaboration d'un acier de haute dureté selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'acier est soumis :
- à un laminage à chaud à une température comprise entre 1000 et 1300°C, puis
- à une trempe sous presse,
- et à un revenu effectué à une température comprise entre 150 et 250°C.
- à un laminage à chaud à une température comprise entre 1000 et 1300°C, puis
- à une trempe sous presse,
- et à un revenu effectué à une température comprise entre 150 et 250°C.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le laminage à chaud est effectué de préférence à une température comprise entre 1150 et 1250°C avec un taux de corroyage supérieur à 2.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la trempe est réalisée après chauffage à une température comprise entre 800 et 960°C.
6. Blindage, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une des revendications 3 à 5.
7. Blindage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tôle d'acier de haute dureté percée d'orifices régulièrement répartis et présentant 30 à 601 de vide par rapport au volume total.
8. Blindage selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une tôle d'acier de haute dureté recouverte d'un élastomère.
9. Blindage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élastomère est mélangé à de la fibre synthétique.
10. Volet de surprotection balistique pour vitrage de fenêtres ou de pare-brise de véhicules blindés, caractérisé en ce qu'il est réalisé avec un blindage en acier selon l'une des revendications 6 et 7.
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