JP2009506220A5 - - Google Patents

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改良された特性及び発射体による貫通に対する耐性を提供すると言われている、装甲板において使用するための様々な組成物及びマルエージ鋼の形成方法が用いられてきた。装甲板の硬質の正面は、発射体を分解するかまたは平らにするように設計され、一方、より軟質の背面は、発射体を捕捉する。例えば、アレガニー・ルディウム、ワシントン、ＰＡ（Allegheny Ludlum, Washington, PA）からＫ１２（登録商標）として市販されている二重硬さ装甲板（dual hardness armor plate）は、比較的に高い硬さの正面及びより軟質の背面からなるＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金鋼に基づく。組立体を、特定の温度に加熱し、２つの面が強い冶金学的結合を形成するまで熱間圧延することを含む多工程プロセスによってロール圧延する。ロール圧延した板を次に焼なましし、剪断加工し、平坦化する。
本発明は一般に、高力鋼、特にマルエージ鋼並びにそれを製造し、用いる方法に関する。本発明の範囲内のマルエージ鋼のうちの幾つかは、例えば、本明細書において述べる高性能構成要素において用途を有すると思われる。本明細書において述べるように、マルエージ鋼を形成するために有効な量のニッケル、チタン、及びモリブデンを、他の任意の添加剤と共に加えることは、高性能特性、例えば、硬さを、処理済みインゴット及び結果として起きるそれから形成した物品、例えば装甲板に提供することが見い出された。例えば、本願発明者らは、第１の硬さの範囲内の第１の硬さを提供する特定の化学組成を有する第１の層、及び第２の硬さの範囲内の第１の硬さを超える第２の硬さを提供する特定の化学組成を有する第２の層を有し、特定の硬化及び処理操作によって形成してよい二重硬さ装甲板は、従来技術のマルエージ鋼と比較した場合にかなりの高性能特性、例えば優れた耐弾道性能を生じ得ると判定した。１具体例においては、第１の層は装甲板の正面としてよく、第２の層は背面としてよい。
第２の層を粉末状形態で第１の板層の合う表面に堆積する具体例においては、複合体スラブを、様々な粉末状冶金技術によって形成してよい。１具体例においては、例えば、第２の層を、任意の所望の量、例えば本明細書において述べるもので、熱間静水圧成形によって任意の所望の厚さに第１の層の合う表面に適用してよい。その後、複合体スラブをロール圧延して所望の板厚さにしてよく、それに続いて、必要に応じて、オーステナイト化、焼入れ、及び焼戻しによって熱処理してよい。例えば、粉末冶金技術を用いる１具体例においては、本発明の製品を、第１の層（背面）の組成物のインゴットを熱間圧延してスラブを形成することと、スラブの表面を滑らかに研磨することと（smooth grinding）、第２の層（正面）の組成物の金属粉末を背面スラブに対して熱間静水圧成形することとによって製造してよい。複合体スラブを次に１９００〜２３００°F（１０３８〜１２６０℃）の範囲内に、例えば２１５０°F（１１７７℃）に加熱して、仕上げ厚さの２〜２０倍の範囲にわたる、例えば１０倍の中間スラブサイズにしてよい。スラブを次に冷却し、ブラスティングし、その後、１６００〜２１００°F（８７１〜１１４９℃）の範囲にわたる温度、例えば１８５０°F（１０１０℃）に加熱してよい。スラブを次に圧延して仕上げサイズにし、１６５０〜１７５０°F（８９９〜９５４℃）の範囲にわたる温度で、例えば１７００°F（９２７℃）で焼なましし、１００°F（３８℃）未満に冷却し、１４５０〜１５５０°F（７８８〜８４３℃）の範囲にわたる温度で、例えば１５００°F（８１６℃）で焼なましし、ブラスティングし、次に切断して所要のサイズにする。

Claims (81)

  1. 重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、３．０〜８．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である、マルエージ鋼組成物。
  2. 重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉを含む、請求項１に記載の組成物。
  3. 重量で、３．９〜４．１％のＭｏを含む、請求項１に記載の組成物。
  4. 重量で、５．９〜６．３％のＴｉを含む、請求項１に記載の組成物。
  5. 重量で、０．０５〜０．１％のＡｌを含む、請求項１に記載の組成物。
  6. 重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項１に記載の組成物。
  7. 重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０１、Ｓ≦０．０１、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００７、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項６に記載の組成物。
  8. 重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、３．０〜８．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である組成物で形成された第１の層を含むマルエージ鋼の板。
  9. 前記板は、前記第１の層の表面に堆積した第２の層を有する複合体であり、該第２の層は、重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、１．０〜３．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である組成物を有する、請求項８に記載のマルエージ鋼の板。
  10. 前記第１の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉを含む、請求項８に記載の板。
  11. 前記第１の層は、重量で、３．９〜４．１％のＭｏを含む、請求項８に記載の板。
  12. 前記第１の層は、重量で、５．９〜６．３％のＴｉを含む、請求項８に記載の板。
  13. 前記第１の層は、重量で、０．０５〜０．１％のＡｌを含む、請求項８に記載の板。
  14. 前記第１の層は前記複合体の前部であり、前記第２の層は後部である、請求項９に記載の板。
  15. 前記第２の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉを含む、請求項９に記載の板。
  16. 前記第２の層は、重量で、２．９〜３．１％のＭｏを含む、請求項９に記載の板。
  17. 前記第２の層は、重量で、１．３５〜１．４５％のＴｉを含む、請求項９に記載の板。
  18. 前記第１の層は、重量で、最高０．１％までのＡｌを含む、請求項９に記載の板。
  19. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項９に記載の板。
  20. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０１、Ｓ≦０．０１、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００７、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項１９に記載の板。
  21. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．１、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項９に記載の板。
  22. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．００５、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００５、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項２１に記載の板。
  23. 前記第１の層は５８〜６４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有し、前記第２の層は４８〜５４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する、請求項９に記載の板。
  24. 前記第１の層の前記硬さ値は５９〜６１ＲＣの範囲にわたり、前記第２の層の前記硬さ値は４９〜５１ＲＣの範囲にわたる、請求項２３に記載の板。
  25. 前記第１の層は前記板の４０〜５０重量％を占める、請求項９に記載の板。
  26. 前記第２の層は前記板の５０〜６０重量％を占める、請求項２５に記載の板。
  27. 請求項８に記載の板を含む物品。
  28. 請求項９に記載の複合体板を含む物品。
  29. 第１の層及び第２の層を含み、前記第１の層は５８〜６４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有し、前記第２の層は４８〜５４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する、マルエージ鋼の複合体板。
  30. 前記第１の層は５９〜６１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有し、前記第２の層は４９〜５１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する、請求項２９に記載の板。
  31. 前記第１の層は前部であり、前記第２の層は後部である、請求項２９に記載の複合体板。
  32. 前記第１の層及び前記第２の層の前記硬さ値は、９２５°F（４９６℃）で時効硬化した後に達せられる、請求項２９に記載の複合体板。
  33. 請求項２９に記載の複合体板を含む物品。
  34. マルエージ鋼の形成方法であって：
    重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、３．０〜８．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である組成物を有する鋼を製造することを含む方法。
  35. 合金は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉを含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記合金は、重量で、３．９〜４．１％のＭｏを含む、請求項３４に記載の方法。
  37. 前記合金は、重量で、５．９〜６．３％のＴｉを含む、請求項３４に記載の方法。
  38. 前記合金は、重量で、０．０５〜０．１％のＡｌを含む、請求項３４に記載の方法。
  39. 前記合金は、重量で、最高０．０５％までのＣ、最高０．３％までのＭｎ、最高０．０４％までのＰ、最高０．０３％までのＳ、最高０．５％までのＳｉ、最高１．０％までのＣｒ、最高１．０％までのＣｕ、最高０．３％までのＮｂ、最高０．０１％までのＮ、及び最高０．５％までのＣｏを残留不純物として含む、請求項３４に記載の方法。
  40. 前記合金は、重量で、最高０．０２％までのＣ、最高０．１％までのＭｎ、最高０．０１％までのＰ、最高０．０１％までのＳ、最高０．１％までのＳｉ、最高０．５％までのＣｒ、最高０．２％までのＣｕ、最高０．１５％までのＮｂ、最高０．００７％までのＮ、及び最高０．５％までのＣｏを含む、請求項３９に記載の方法。
  41. 請求項３４に記載の方法によって形成される物品。
  42. マルエージ鋼の板の形成方法であって：
    重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、３．０〜８．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である組成物で形成された第１の層の鋼を製造することと；
    前記第１の層をマルエージ鋼の前記板に形成することと；を含む方法。
  43. 前記板は複合体板であり、前記方法は：
    重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、１．０〜３．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である組成物で形成された第２の層の鋼を製造することと；
    前記第１の層及び前記第２の層を前記複合体板に形成することと；をさらに含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記第１の層は複合体の前部であり、前記第２の層は後部である、請求項４３に記載の方法。
  45. 前記第１の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉ、３．９〜４．１％のＭｏ、５．９〜６．３％のＴｉ、及び０．０５〜０．１％のＡｌを含む、請求項４２に記載の方法。
  46. 前記第２の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉ、２．９〜３．１％のＭｏ、１．３５〜１．４５％のＴｉ、最高０．１％までのＡｌを含む、請求項４３に記載の方法。
  47. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項４３に記載の方法。
  48. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０１、Ｓ≦０．０１、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００７、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．１、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項４３に記載の方法。
  50. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．００５、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎｉ≦０．００５、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項４９に記載の方法。
  51. 前記第１の層は、５８〜６４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造され、前記第２の層は、４８〜５４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造される、請求項４３に記載の方法。
  52. 前記第１の層は、５９〜６１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造され、前記第２の層は、４９〜５１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造される、請求項５１に記載の方法。
  53. 前記第１の層は、前記第２の層にロール圧延する粉末冶金を使用して製造される、請求項４３に記載の方法。
  54. 請求項４２に記載の方法によって形成される物品。
  55. 請求項４３に記載の方法によって形成される物品。
  56. 前記第１の層は前記板の４０〜５０重量％を占める、請求項４３に記載の方法。
  57. 前記第２の層は前記板の５０〜６０重量％を占める、請求項４３に記載の板。
  58. マルエージ鋼の板の形成方法であって：
    ５８〜６４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する組成物で形成された第１の層の鋼を製造することと；
    ４８〜５４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する組成物で形成された第２の層の鋼を製造することと；を含む方法。
  59. 前記第１の層は５９〜６１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有し、前記第２の層は４９〜５１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有する、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記第１の層は前部であり、前記第２の層は後部である、請求項５８に記載の方法。
  61. 前記第１の層及び前記第２の層の前記硬さ値は、８５０°F〜１０００°F（４５４℃〜５３８℃）で時効硬化した後に達せられる、請求項５８に記載の方法。
  62. 前記第１の層は、前記第２の層にロール圧延する粉末冶金を使用して製造される、請求項５８に記載の方法。
  63. マルエージ鋼の複合体板の形成方法であって：
    第１の層の鋼を製造し、該第１の層は粉末冶金を使用して製造されることと；
    ある組成物で形成された第２の層の鋼を製造することと；
    前記第１の層及び前記第２の層を前記複合体板に形成することと；を含む方法。
  64. 前記第１の層は、熱間静水圧成形によって前記第２の層に適用される、請求項６３に記載の方法。
  65. 前記第１の層は、５８〜６４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造され、前記第２の層は、４８〜５４ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造される、請求項６３に記載の方法。
  66. 前記第１の層は、５９〜６１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造され、前記第２の層は、４９〜５１ＲＣの範囲にわたる硬さ値を有して製造される、請求項６５に記載の方法。
  67. 前記第２の層は、厚さ２〜８インチ（５．１〜２０．３cm）に製造される、請求項６３に記載の方法。
  68. 前記第１の層は、前記第２の層に厚さ１．５〜６インチ（３．８〜１５．２cm）に熱間静水圧成形される、請求項６３に記載の方法。
  69. 前記第２の層を製造することに続いて前記複合体板を析出硬化することをさらに含む、請求項６３に記載の方法。
  70. 前記第１の層は、重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、３．０〜８．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である、請求項６３に記載の方法。
  71. 前記第２の層は、重量で、１５．０〜２０．０％のＮｉ、２．０〜６．０％のＭｏ、１．０〜３．０％のＴｉ、最高０．５％までのＡｌを含み、残りはＦｅ及び残留不純物である、請求項７０に記載の方法。
  72. 前記第１の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉ、３．９〜４．１％のＭｏ、５．９〜６．３％のＴｉ、及び０．０５〜０．１％のＡｌを含む、請求項６３に記載の方法。
  73. 前記第２の層は、重量で、１８．０〜１９．０％のＮｉ、２．９〜３．１％のＭｏ、１．３５〜１．４５％のＴｉ、最高０．１％までのＡｌを含む、請求項７２に記載の方法。
  74. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項６３に記載の方法。
  75. 前記第１の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０１、Ｓ≦０．０１、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００７、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項７４に記載の方法。
  76. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０５、Ｍｎ≦０．３、Ｐ≦０．１、Ｓ≦０．０３、Ｓｉ≦０．５、Ｃｒ≦１．０、Ｃｕ≦１．０、Ｎｂ≦０．３、Ｎ≦０．０１、Ｃｏ≦０．５を残留不純物として含む、請求項６３に記載の方法。
  77. 前記第２の層は、重量％で：Ｃ≦０．０２、Ｍｎ≦０．１、Ｐ≦０．０４、Ｓ≦０．００５、Ｓｉ≦０．１、Ｃｒ≦０．５、Ｃｕ≦０．２、Ｎｂ≦０．１５、Ｎ≦０．００５、Ｃｏ≦０．５を含む、請求項７６に記載の方法。
  78. 前記第１の層は前記板の４０〜５０重量％を占める、請求項６３に記載の方法。
  79. 前記第２の層は前記板の５０〜６０重量％を占める、請求項６３に記載の板。
  80. 請求項６３に記載の方法によって形成される物品。
  81. 前記物品は装甲された板である、請求項８０に記載の物品。
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