ES2234476T3

ES2234476T3 - Uso de un acero para la fabricacon de chapa de blindaje.

Info

Publication number: ES2234476T3
Application number: ES00109687T
Authority: ES
Inventors: Christoph Kuntze
Original assignee: ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2005-07-01
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: EP1052296A3; DE50008938D1; DK1052296T3; EP1052296A2; ATE284977T1; EP1052296B1

Abstract

Uso de un acero que presenta (en % en masa) 0, 15 a 0, 20% C 0, 10 a 0, 50% Si 0, 70 a 1, 70% Mn < 0, 02% P < 0, 005% S < 0, 01% N 0, 009 a 0, 10% Al 0, 50 a 1, 00% Cr 0, 20 a 0, 70% Mo 1, 00 a 2, 50% Ni 0, 05 a 0, 25% V hasta 0, 0050 B siendo el resto hierro e incluyendo las impurezas inevitables, para la fabricación de chapa de blindaje, que tiene una estructura de acero bonificado, un límite elástico > 1100 Nmm2, una dureza > 400 HB y una resilencia Av medida a -40ºC en una probeta de través V ISO, de al menos 27 julios.

Description

Uso de un acero para la fabricación de chapa de blindaje.

La presente invención se refiere al uso de un acero para la fabricación de chapa de blindaje laminada en caliente.

Para fabricar chapas de blindaje con una dureza mínima de 400 HB y un grosor final superior a 500 mm, a partir de desbastes de acero mediante laminación en caliente, endurecimiento y revenido, se conoce por el documento DE4223895C1 una aleación de acero con 0,25 a 0,32% de C, 0,05 a 0,75% de Si, 0,10 a 1,50% de Mn, 0,90 a 2,00% de Cr, 0,10 a 0,70% de Mo, 1,20 a 4,50% de Ni, 0,01 a 0,08% de Al, como máx. 0,050% de Nb, como máx. 0,10% de V, como máx. 0,015% de P, como máx. 0,005% de S, como máx. 0,012% de N, y el resto de Fe, incluyendo las impurezas usuales y, dado el caso, de 0,001 a 0,004% de B.

Tras un calentamiento a una temperatura > 1150ºC, los desbastes realizados preferentemente en procedimiento de colada continua se transforman mediante laminación en caliente en bandas o chapas gruesas. La chapa de blindaje laminada al grosor final se endurece tras el enfriamiento a temperatura ambiente mediante el recalentamiento por encima de A_{C3} y el enfriamiento brusco a una velocidad > 1 K/s en aceite o agua. A continuación, en caso de necesidad, la chapa se puede revenir en el intervalo de temperaturas de 180 a 250ºC. De esta forma, se ajusta una dureza elevada que, a ser posible, sea sólo ligeramente inferior a la dureza de utilización. Estas chapas de blindaje conocidas se caracterizan, incluso con un gran grosor, por una estructura homogénea y una elevada dureza y resistencia a los disparos. La profundidad de penetración de proyectiles se consigue reducir, generalmente, en un 30%.

Además, por el documento CA1266760C1 se conoce una chapa de blindaje de un acero con 0,25 - 0,45% de C, 0,08 - 0,50% de Si, 0,30 - 1,50% de Mn, \leq 0,02% de P, \leq 0,02% de S, 0,60 - 1,80% de Cr, 0,20 - 0,60% de Mo, \leq 0,006% de B, 0,02 - 0,15% de Al y/o Ti y 0,005 - 0,03% de Nb, que austenitiza a entre 860 y 960ºC, a continuación se enfría bruscamente y se reviene a 160 - 550ºC.

Además del estado de la técnica, descrito anteriormente, por el artículo "Hochfeste wasservergütete Feinkornbaustähle mit Mindeststreckgrenzen bis 90 kp/mm^{2}", redactado por el Dr. ing. B. Müsgen y publicado en DECHEMA MONOGRAPHIEN, editorial Verlag Chemie, Weinheim, tomo 76, 1974, se conoce un acero de construcción altamente resistente, bonificado con agua, que se compone de hierro, de impurezas inevitables y de contenidos en Mo (en % en peso) de 0,19% de C, 0,30% de Si, 0,65% de Mn, 0,60% de Cr, 2,00% de Ni, 0,09% de V. Con un contenido en Mo del 0,35% de Mo, como mínimo, y cumpliendo una temperatura de revenido adecuada, el acero conocido alcanza una resistencia a la tracción de 1.100 N/mm^{2}, como mínimo. La dureza del acero conocido, sin embargo, es inferior a la que se exige habitualmente para chapas de blindaje.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un acero adecuado para la fabricación de chapas de blindaje, presentando la chapa de blindaje elaborada a partir de dicho acero, por una parte, como mínimo las mismas buenas características que las chapas de blindaje del tipo mencionado anteriormente, en cuanto a la inhibición de la perforación por proyectiles, pero por otra parte, unas características de material mejoradas tales como un mayor límite elástico, una mayor resistencia a la vez de una mayor tenacidad y una mejor soldabilidad.

Para conseguir este objetivo, la invención propone el uso de un acero que presente (en % en masa)

0,15 - 0,2%	C
0,1 - 0,5%	Si
0,7 - 1,7%	Mn
< 0,02%	P
< 0,005%	S
< 0,01%	N
0,009 - 0,1%	Al
0,5 - 1,0%	Cr
0,2 - 0,7%	Mo
1,0 - 2,5%	Ni
0,05 – 0,25%	V

siendo el resto hierro e incluyendo las impureza inevitables, para la fabricación de chapa de blindaje, que tenga una estructura de acero bonificado y presente un límite elástico > 1100 Nmm^{2}, una dureza > 400 HB y una resilencia A_{v} medida a -40ºC en una probeta de través V ISO, de al menos 27 julios.

Dentro del intervalo de composición usado según la invención, resulta preferible una aleación de acero con la siguiente composición (en % en masa):

\newpage

0,16 - 0,18%	C
0,2 - 0,4%	Si
0,9 - 1,1%	Mn
< 0,015%	P
< 0,005%	S
< 0,008%	N
0,015 - 0,05%	Al
0,6 - 0,8%	Cr
0,5 - 0,6%	Mo
1,9 - 2,0%	Ni
0,06 - 0,1%	V

siendo el resto Fe e incluyendo las impurezas inevitables.

La aleación de acero puede contener, adicionalmente, hasta el 0,005% de boro. El contenido en nitrógeno de la aleación de acero debe estar limitado, preferentemente a entre 0,004 y 0,008%.

La aleación de acero empleada según el uso novedoso se caracteriza, frente a la aleación de acero conocida, descrita al principio, por una parte, por un menor contenido en carbono y, por otra parte, por el formador de carbonitruro, vanadio, como elemento que endurece por precipitación. Sorprendentemente, una chapa de blindaje elaborada a partir de la aleación de acero según la invención alcanza en el estado bonificado, a pesar del menor contenido en carbono, un límite de elasticidad y una resistencia claramente mayores, en comparación con las chapas de blindaje conocidas, pero también una mayor tenacidad y un mayor alargamiento de rotura.

Gracias a la tenacidad mejorada, en combinación con el mejor alargamiento de rotura, una chapa de blindaje elaborada a partir del acero usado según la invención, puede absorber la carga en forma de choque en caso de explosiones de minas sin que exista ningún peligro de rotura o de formación de grietas. También la seguridad contra la formación de rajas y de grietas o desconchados en caso de disparos directos se ha mejorado en el acero según la invención en comparación con los aceros convencionales del tipo genérico. Por lo tanto, las características de uso de la chapa de blindaje elaborada según la invención se han mejorado claramente en comparación con el estado de la técnica.

El límite elástico de la chapa de blindaje según la invención es superior a 1100 N/mm^{2} frente a tan sólo 950 N/mm^{2} de la chapa de blindaje conocida. La resistencia mínima a la tracción es de 1200 N/mm^{2}, especialmente de 1250 N/mm^{2}, y por tanto es sensiblemente más alta que la resistencia mínima a la tracción de 1150 N/mm^{2} que se alcanza en el estado de la técnica. La tenacidad de las chapas de blindaje según la invención, medida a -40ºC en una probeta de través V ISO, es de 27 julios. Su alargamiento de rotura es superior al 10%.

La chapa de blindaje elaborada según la invención tiene, preferentemente, una estructura preponderantemente martensítica de granulación fina. Unas características de material especialmente buenas resultan, si la parte de la estructura martensítica asciende al 98%, como mínimo.

Para el tratamiento de bonificación de la chapa de blindaje resulta preferible una doble austenitización en el intervalo de temperaturas de 880 a 980ºC con enfriamiento del aire entre los procedimientos de austenitización, enfriamiento brusco después de la segunda austenitización a temperatura ambiente y un revenido final a entre 150 y 550ºC. Por el enfriamiento brusco hasta la temperatura ambiente, es decir, claramente por debajo de la temperatura de transformación de la martensita, se produce una estructura martensítica de granos finos. Su granulación fina se puede mejorar aún más realizando el enfriamiento brusco a temperatura ambiente después de la segunda austenitización en el intervalo de temperaturas de 800 a 500ºC con una velocidad de enfriamiento de al menos 5 K/s, referida al núcleo de chapa, usando preferentemente agua a presión para un enfriamiento tan rápido. Enfriando una chapa compuesta según la invención, realizada generalmente con un espesor de chapa gruesa, a velocidades tan altas durante su bonificación, hasta dentro de su núcleo, se obtiene una chapa de blindaje que posee una parte superior al 98% de martensita de granulación muy fina. Como ya se ha mencionado anteriormente, una chapa de blindaje de este tipo tiene unas características excelentes y cumple de manera fiable los requisitos existentes en cuanto a las chapas del tipo en cuestión.

Ejemplo

Una masa fundida con la composición según la tabla 1 se coló formando un desbaste con un grosor de 260 mm. El desbaste se laminó en caliente, partiendo de una temperatura del horno de empuje de 1250ºC, con una temperatura de primera pasada de aprox. 1100ºC y con una temperatura de laminación final de 950ºC, resultando unos grosores finales de 10, 40 y 50 mm. A continuación, se realizó el tratamiento de bonificación. En el caso de las chapas 1, 3 y 4 en la tabla 2, éste consistía en la austenitización (940ºC / agua) con un revenido subsiguiente a 320ºC / aire. La chapa 2 se austenitizó dos veces, se enfrío bruscamente y se revino. Las características determinadas en muestras de las chapas de blindaje obtenidas de esta manera figuran en la tabla 2.

El límite elástico y la resistencia a la tracción son claramente superiores a los valores límite mínimos, mencionados anteriormente. Los valores de alargamiento son extraordinariamente buenos con 11 a 12%, aproximadamente, y los valores de resiliencia superan también claramente el límite mínimo antes mencionado de 27 J. Los valores de dureza son todos superiores a 400 HB. La chapa 2 austenitizada dos veces alcanzó unos valores aún más elevados de las características mecánicas.

TABLA 1

C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Mo	Ni	V
0,16	0,29	0,98	0,012	0,003	0,025	0,66	0,51	1,93	0,07

TABLA 2

Chapa nº	Grosor (mm)	Re (N/mm^{2})	Rm (N/mm^{2})	A (%)	Prob. Trav.	Dureza
					V ISO 40ºC	HB10/300
1	10	1125	1339	10,9	35,32,28	415
2	10	1166	1386	12,0	39,39,39	420
3	40	1124	1345	11,0	28,35,29	412
4	50	1120	1317	11,7	42,38,34	408

Claims

1. Uso de un acero que presenta (en % en masa)

0,15 a 0,20% C 0,10 a 0,50% Si 0,70 a 1,70% Mn < 0,02% P < 0,005% S < 0,01% N 0,009 a 0,10% Al 0,50 a 1,00% Cr 0,20 a 0,70% Mo 1,00 a 2,50% Ni 0,05 a 0,25% V hasta 0,0050 B

siendo el resto hierro e incluyendo las impurezas inevitables, para la fabricación de chapa de blindaje, que tiene una estructura de acero bonificado, un límite elástico > 1100 Nmm^{2}, una dureza > 400 HB y una resilencia A_{v} medida a -40ºC en una probeta de través V ISO, de al menos 27 julios.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación de acero contiene (en % en masa):

0,16 a 0,18% C 0,20 a 0,40% Si 0,90 a 1,10% Mn < 0,015% P < 0,005% S < 0,008% N 0,015 a 0,050% Al 0,60 a 0,80% Cr 0,50 a 0,60% Mo 1,90 a 2,00% Ni 0,06 a 0,10% V

siendo el resto Fe e incluyendo las impurezas inevitables.

3. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido en nitrógeno de la aleación de acero está limitado a entre 0,0040 y 0,0080%.

4. Uso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la chapa de blindaje posee una estructura preponderantemente martensítica.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado porque la parte de martensita de la estructura asciende al 98%, como mínimo.