PL214816B1 - Stal stopowa na blachy pancerne i sposób utwardzania blach pancernych - Google Patents

Description

Znane są dotychczas blachy pancerne o nazwach handlowych MARS 270, które zawierają m. innymi wagowo 0,35% C, 0,75% Cr, 3,10% Ni ,0,40 Mo%.

Znane są także blachy o nazwie handlowej ARMOX 560, które zawierają wagowo: maks. 0,37% węgla, maks. 1,20% manganu, 0,10 - 0,70% krzemu, maks. 1,00% chromu, maks. 1,80% niklu, maks. 0,70% molibdenu, maks. 0,012% fosforu, maks. 0,005% siarki oraz maks. 0,005% boru, i resztę do 100% żelaza oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego.

Znana jest z opisu polskiego zgłoszenia nr P-373825 mikrostopowa stal pancerna, zawierająca wagowo maks. 0,50% krzemu, maks. 0,90% chromu, maks. 1,10% niklu, maks. 0,25% molibdenu, maks. 0,04% tytanu oraz mikrododatki w ilościach: maks. 0,08% wag, wanadu, maks. 0,003% wag. boru i maks. 0,05% wag. niobu lub ceru, ponadto zawiera aluminium metaliczne, korzystnie w ilości min. 0,020% wag., przy czym stosunek zawartości aluminium metalicznego do zawartości aluminium całkowitego wynosi min. 0,80%.

Celem wynalazku jest opracowanie stali stopowej na blachy pancerne o grubości do 30 mm, z przeznaczeniem w szczególności na osłony balistyczne (elementy dopancerzenia) wojskowych i cywilnych pojazdów opancerzonych oraz na wysoko obciążone elementy maszyn odporne na ścieranie i obciążenia dynamiczne.

Stal stopowa na blachy pancerne według wynalazku, zawierająca węgiel, maks. 0,50% krzemu, maks. 1,00% chromu, nikiel, maks. 0,70% molibdenu, mangan, bor, tytan, wanad, maks. 0,05% niobu, aluminium całkowite i resztę żelaza oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego/ charakteryzuje się tym, że zawiera w procentach wagowych maks. 0,40% węgla, maks. 2,50% niklu, maks. 1,0% manganu, maks. 0,15% wolframu, oraz mikrododatki w procentach wagowych maks. 0,08% tytanu, maks. 0,20% wanadu, maks. 0,0040% boru i aluminium całkowite w ilości maks. 0,07%, przy czym suma zawartości aluminium całkowitego, tytanu, wanadu i niobu wynosi w procentach wagowych maks. 0,30%.

Sposób utwardzania blach pancernych według wynalazku charakteryzuje się tym, że blachę poddaje się jednokrotnemu hartowaniu polegającemu na nagrzewaniu w piecu do temperatury austenityzacji wynoszącej 850°C do 930°C, korzystnie 890°C, w czasie nie krótszym niż 1 minuta/1 mm grubości blachy i równomiernym chłodzeniu w urządzeniu hartowniczym natryskiem wodnym obu powierzchni blachy z szybkością gwarantującą uzyskanie struktury martenzytycznej, a następnie niskiemu odpuszczaniu w temperaturze maksimum 250°C.

Mikrododatki w stali stopowej na blachy pancerne, według wynalazku, zabezpieczają stal przed rozrostem ziarna w wysokich temperaturach poprzez wydzielenia AIN, TiN i/lub VN na granicach ziarn austenitu, i są stosowane jako pojedyncze pierwiastki lub w kombinacji kilku pierwiastków w ilościach koniecznych do związania azotu.

Ponadto, tytan jako mikrododatek w stali powoduje związanie azotu (przeciwdziała utworzeniu azotków boru) i zapewnia obecność boru rozpuszczonego w austenicie (tzw. bor efektywny), który bardzo korzystnie wpływa na hartowność stali, a tym samym na twardość wyrobów po obróbce ciep lnej. Niska zawartość fosforu przeciwdziała kruchości stali i obniża skłonność stali do powstawania pęknięć rozdzielczych, a niska zawartość siarki eliminuje zjawisko kruchości na gorąco i przeciwdziała zjawisku anizotropowości własności mechanicznych wyrobów walcowanych płaskich. Również niska zawartość siarki, uzyskiwana w wyniku procesu rafinacji stali, gwarantuje ponadto wysoką czystość stali (niska zawartość siarczkowych wtrąceń niemetalicznych).

W wyniku przeprowadzonego utwardzania blach według wynalazku uzyskuje się drobnoziarnistą strukturę stali złożoną z martenzytu odpuszczonego, charakteryzującą się wysoką twardością i dobrą ciągliwością stali.

Stal stopowa na blachy pancerne po utwardzaniu według wynalazku posiada twardość 550 640 HBW w zależności od zawartości węgla w stali i temperatury odpuszczania.

Blachy ze stali stopowej stali pancernej_/według wynalazku, o grubości do 30 mm mogą być stosowane na opancerzenia pojazdów cywilnych i wojskowych, od których wymaga się wysokiej odporności balistycznej.

Przedmiot wynalazku przedstawiono bliżej w przykładach wykonania.

PL 214 816 B1

P r z y k ł a d I

Stal stopową sporządzono zgodnie z wynalazkiem o składzie w procentach wagowych: 0,37% węgla, 0,71% manganu, 0,18% krzemu, 0,52% chromu, 1,83% niklu, 0,50% molibdenu, 0,15% wolframu oraz z mikrododatków: 0,003% boru, 0,028% tytanu, 0,20% wanadu, a ponadto z aluminium całkowitego w ilości 0,023%, w tym 0,020% aluminium metalicznego. Następnie wykonano blachy o grubości 5, 8 i 10 mm, które poddano hartowaniu poprzez nagrzewanie w piecu do temperatury austenityzacji 890±5°C w czasie nie krótszym niż 1 minuta/1 mm grubości blachy i poddano chłodzeniu w urządzeniu hartowniczym natryskiem wodnym obu powierzchni blach w celu uzyskania struktury martenzytycznej, a następnie niskiemu odpuszczaniu w temperaturze 180±5°C, uzyskując własności:

- twardość: 570 - 590 HBW,

- praca łamania na próbkach poprzecznych ISO-V, w temperaturze minus 40°C (odniesiona do próbek pełnowymiarowych 10x10 mm): minimum 20J,

- wytrzymałość na rozciąganie: minimum 1800 MPa,

- umowną granicę plastyczności: minimum 1700 MPa,

- wydłużenie A₅: minimum 8,5%.

Przykład Il

Stal stopową sporządzono zgodnie z wynalazkiem o składzie w procentach wagowych: 0,36% węgla, 0,77% manganu, 0,16% krzemu, 51% chromu, 1,86% niklu, 0,57% molibdenu, 0,15% wolframu oraz z mikrododatków: 0,0018% boru, 0,032% tytanu, 0,20% wanadu, a ponadto z aluminium całkowitego w ilości 0,024%, w tym 0,021% aluminium metalicznego. Następnie wykonano blachy o grubości 6, 8 i 10 mm, które poddano hartowaniu poprzez nagrzewanie w piecu w temperaturze austenityzacji 900±5°C w czasie 1 minuta/1 mm grubości blachy oraz poddano chłodzeniu w urządzeniu hartowniczym natryskiem wodnym obu powierzchni blach w celu uzyskania struktury martenzytycznej, a następnie niskiemu odpuszczaniu w temperaturze 180±5°C, uzyskując własności:

- twardość: minimum 570 - 600 HBW,

- praca łamania na próbkach poprzecznych ISO-V, w temperaturze minus 40°C (odniesiona do próbek pełnowymiarowych 10x10 mm): minimum 25J,

- wytrzymałość na rozciąganie: minimum 1900 MPa,

- umowną granicę plastyczności: minimum 1800 MPa,

- wydłużenie A₅: 9,0%.

Wykonane blachy pancerne wykazują zdolność do zginania o kąt 90°, w kierunku poprzecznym do głównego kierunku walcowania, na trzpieniu o promieniu równym siedmiokrotnej grubości blachy. Blachy po hartowaniu i niskim odpuszczaniu posiadają drobne ziarno odpowiadające wzorcowi min. 7 według normy PN-H-04507-01:1984. Mikrostrukturę blach stanowi martenzyt odpuszczony.

Przykładowe wzorce mikrostruktur przy powiększeniu 500x, jakie są charakterystyczne dla blach wykonanych ze stali stopowej zgodnej z wynalazkiem, podano na fotografiach fig. 1 i fig. 2.

Fig. 1 przedstawia ziarno rzeczywiste blachy z przykładu nr 2, wielkość ziarna, wzorzec nr 10/9 według PN-H-04507-01:1984.

Fig. 2 przedstawia mikrostrukturę blachy z przykładu nr 2, martenzyt odpuszczony, trawiony nitaIem.

Blachy wykonane według wynalazku wykazują zdolność do cięcia termicznego z zastosowaniem lasera lub plazmy.

Natomiast przeprowadzone badania balistyczne blach wykonanych według przykładów wyk onania 1 i 2 wykazały ich wysoką kuloodporność i przydatność do zastosowania na opancerzenie pojazdów wojskowych, a w szczególności do budowy pancerzy warstwowych spełniających wymagania standardów kuloodporności.

Claims (2)

1. Stal stopowa na blachy pancerne, zawierająca węgiel, maks. 0,50% krzemu, maks. 1,00% chromu, nikiel, maks. 0,70% molibdenu, mangan, bor, tytan, wanad, maks. 0,05% niobu lub ceru, aluminium metaliczne i resztę żelaza oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego, znamienna tym, że zawiera w procentach wagowych maks. 0,40% węgla, maks. 2,50% niklu, maks. 1,0% manganu, maks. 0,15% wolframu oraz mikrododatki w procentach wagowych maks. 0,08% tytanu, maks. 0,20% wanadu, maks. 0,0040% boru i aluminium całkowite

PL 214 816 B1 w ilości maks. 0,07%, przy czym suma zawartości aluminium całkowitego, tytanu, wanadu i niobu wynosi w procentach wagowych maks. 0,30%.

2. Sposób utwardzania blach pancernych, znamienny tym, że blachę poddaje się jednokrotnemu hartowaniu polegającemu na nagrzewaniu w piecu do temperatury austenityzacji 850°C do 930°C, korzystnie 890°C, w czasie nie krótszym niż 1 minuta/1 mm grubości blachy i chłodzeniu w urządzeniu hartowniczym natryskiem wodnym obu powierzchni blachy zapewniającym szybkość chłodzenia gwarantującą uzyskanie struktury martenzytycznej, a następnie niskiemu odpuszczaniu