PL238100B1

PL238100B1 - Stal do wytwarzania blachy pancernej

Info

Publication number: PL238100B1
Application number: PL429085(22)20190228A
Authority: PL
Inventors: Leonard Bernat; Henryk Cierniak; Władysław Piejko; Marian Silski; Lech Starczewski
Original assignee: Isd Huta Czestochowa Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2021-07-05
Also published as: PL429085A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stal do wytwarzania blachy pancernej, w szczególności blachy o wysokiej twardości do testowania amunicji.

Z opisu patentowego PL208955B1 znana jest mikrostopowa stal pancerna, zawierająca maksymalnie 0,32% wagowych węgla, maksymalnie 0,50% wagowych krzemu, maksymalnie 0,90% wagowych chromu, maksymalnie 0,90% wagowych niklu, maksymalnie 0,25% wagowych molibdenu, maksymalnie 1,20% wagowych manganu, maksymalnie 0,015% wagowych fosforu, maksymalnie 0,010% wagowych siarki, maksymalnie 0,04% wagowych tytanu oraz mikrododatki w ilościach: maksymalnie 0,08% wagowych wanadu, maksymalnie 0,003% wagowych boru i maksymalnie 0,05% wagowych niobu lub ceru. Ponadto stal zawiera aluminium metaliczne, korzystnie w ilości minimum 0,020% wagowych, przy czym stosunek zawartości aluminium metalicznego do zawartości aluminium całkowitego wynosi minimum 0,80%, zaś resztę stanowi żelazo oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego.

Ponadto z opisu patentowego PL214816B1 znana jest stal stopowa Cr-Ni-Mo na blachy pancerne o strukturze drobnoziarnistej, z mikrododatkami boru, tytanu i/lub wanadu i/lub niobu. Ujawniona w tym opisie stal zawiera w procentach wagowych maksymalnie 0,40% węgla, maksymalnie 0,50% krzemu, maksymalnie 1,00% chromu, maksymalnie 2,50% niklu, maksymalnie 0,70% molibdenu, maksymalnie 1,0% manganu, maksymalnie 0,15% wolframu, oraz mikrododatki w procentach wagowych: maksymalnie 0,08% tytanu, maksymalnie 0,10% wanadu, maksymalnie 0,0040% boru, a także aluminium metaliczne w ilości maksymalnie 0,07%, maksymalnie 0,05% wagowych niobu lub ceru, a resztę stanowi żelazo oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego.

Z kolei opis patentowy PL215067B1 ujawnia stal pancerną stopową o wysokiej ciągliwości, przeznaczoną na blachy pancerne do przenoszenia wysokich obciążeń dynamicznych. Stal ta zawiera maksymalnie 0,25% wagowych węgla, maksymalnie 1,20% wagowych manganu, maksymalnie 1,5% wagowych niklu, maksymalnie 0,50% wagowych krzemu, maksymalnie 1,0% wagowy chromu, 0,50% wagowych molibdenu, 0,05% wagowych niobu, a ponadto zawiera dodatkowo mikrododatki w ilościach: maksymalnie 0,05% wagowych tytanu, maksymalnie 0,05% wagowych niobu, maksymalnie 0,15% wagowych wanadu i maksymalnie 0,0050% wagowych boru. Dodatkowo stal zawiera aluminium całkowite korzystnie w ilości minimum 0,015% wagowych, a także fosfor, siarkę, a resztę stanowi żelazo oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego.

Norma MIL-DTL-32332 (MR) wskazuje na zawartość w stali między innymi następujących składników: 0,55% wagowych węgla, 1,0% wagowy manganu, pomiędzy 0,6-1% wagowych krzemu, 0,02% wagowych fosforu, 0,01% wagowych siarki, 0,75% wagowych miedzi, 1,25% wagowych chromu, 0,20% wagowych molibdenu, 0,1% wagowych aluminium, 0,1% wagowych tytanu, i 0,003% wagowych boru. Współczynnik spawalności CEV dla takiej stali wynosi 1,056.

Celem wynalazku jest opracowanie składu stali o wysokiej twardości do wytwarzania blachy pancernej o podwyższonej wytrzymałości, do testowania amunicji, która zapewni spełnienie wymagań poziomów ochronności według normy STANAG 4569A.

Wynalazek dotyczy stali do wytwarzania blachy pancernej zawierającej węgiel, mangan, krzem, fosfor, siarkę, chrom, nikiel, molibden i aluminium, a także mikrododatki w postaci wanadu, tytanu i boru, resztę żelazo oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego. Istota wynalazku polega na tym, że stal zawiera w udziale wagowym: 0,36-0,40% węgla, 0,70-0,85% manganu, 0,30-0,40% krzemu, maksymalnie 0,012% fosforu, maksymalnie 0,005% siarki, maksymalnie 0,25% miedzi, 0,65-0,80% chromu, 1,60-1,70% niklu, 0,40-0,50% molibdenu, 0,04-0,05% aluminium, 0,03-0,05% wanadu, 0,01-0,02% tytanu oraz 0,002-0,003% boru.

W preferowanym wykonaniu stal zawiera 0,40% węgla, 0,72% manganu, 0,38% krzemu, 0,01% fosforu, 0,002% siarki, 0,087% miedzi, 0,666% chromu, 1,632% niklu, 0,424% molibdenu, 0,043% aluminium, 0,0353% wanadu, 0,016% tytanu oraz 0,0027% boru.

Stal według wynalazku ze względu na swoją strukturę ma dobre właściwości spawalnicze, zaś blachy pancerne wykonane z takiej stali spełniają kryteria wymagane przez normy. Domieszka wanadu poza rozdrobnieniem ziarna podwyższa granicę plastyczności. Zastosowanie tytanu powoduje wiązanie azotu w ciekłej stali, co umożliwia wprowadzenie boru jako pierwiastka zwiększającego hartowność, gdyż tytan zapobiega ucieczce boru z roztworu. Domieszka boru korzystnie wpływa na hartowność stali.

Proces obróbki cieplnej blachy ze stali zawiera dwa podstawowe etapy: etap pierwszy to hartowanie, czyli nagrzanie blachy do wysokiej temperatury, utrzymanie tej temperatury przez określony

PL 238 100 B1 czas, a następnie schłodzenie olejem lub wodą, oraz etap drugi - odpuszczanie, czyli ponowne nagrzanie blachy do innej, znacznie niższej temperatury, wygrzanie w niej przez określony czas i ponowne studzenie wodą, olejem bądź powietrzem. Odpuszczanie może być niskie lub wysokie, w zależności od pożądanej twardości końcowej blachy: wyższą twardość otrzymuje się w niższej temperaturze odpuszczania, zaś niższą twardość w wyższej temperaturze odpuszczania. Wyższa twardość wiąże się z reguły z zawartością węgla. Im węgla jest więcej tym można uzyskać wyższą twardość. Pozostałe dodatki pomagają albo w lepszym hartowaniu albo w wytworzeniu mniej lub bardziej rozdrobnionej struktury ziarna. Im struktura ziarna bardziej rozdrobniona, a ziarna jednorodne, tym właściwości mechaniczne są bardziej stabilne.

Wynalazek został bliżej zaprezentowany w poniższym przykładzie wykonania.

Stal do wytwarzania blachy pancernej zawiera w udziale wagowym: 0,40% węgla, 0,72% manganu, 0,38% krzemu, 0,01% fosforu, 0,002% siarki, 0,087% miedzi, 0,666% chromu, 1,632% niklu, 0,424% molibdenu, 0,043% aluminium, 0,0353% wanadu, 0,016% tytanu oraz 0,0027% boru. Resztę stanowią żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.

Współczynnik CEV dla takiej stali wynosi 0,86.

Ze stali wykonano blachy i przeprowadzono proces obróbki cieplnej zawierającej następujące operacje:

hartowanie poprzez nagrzewanie w piecu w temperaturze 840±10°C a następnie schłodzenie w urządzeniu hartowniczym natryskiem wodnym w celu uzyskania struktury martenzytycznej, oraz odpuszczanie w temperaturze 180±10°C.

Zmierzona dla blachy o grubości nominalnej 8,5 mm wartość twardości wynosi 573 HBW.

Poniżej przedstawiono dane dotyczące właściwości mechanicznych blachy wykonanej z przedmiotowej stali o grubości 8,5 mm:

umowna granica plastyczności - minimum 1606 MPa, wytrzymałość na rozciągnie - minimum 2030 MPa, wydłużenie As - minimum 10,6%, praca łamania w temperaturze -40°C na próbkach wzdłużnych ISO-V - średnia z 10 próbek 16J, zaś na próbkach poprzecznych - średnia 12J.

Badania balistyczne dla wyznaczenia granicy balistycznej Vs0 przeprowadzono na próbkach blach z powyższej stali o wymiarach 500 mm x 500 mm. Badania potwierdziły, że blacha pancerna wykonana z przedmiotowej stali spełnia wymagania granicy balistycznej według normy MIL-DTL-52332(MR), oraz że blacha pancerna wykonana z przedmiotowej stali grubości 8,5 mm spełnia 2 poziom ochrony wg STANAG i 4169A.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Stal do wytwarzania blachy pancernej, zawierająca węgiel, mangan, krzem, fosfor, siarkę, chroni, nikiel, molibden i aluminium, a także mikrododatki w postaci wanadu, tytanu i boru, resztę żelazo oraz nieuniknione domieszki i zanieczyszczenia pochodzące z procesu metalurgicznego, znamienna tym, że zawiera w udziale wagowym: 0,36-0,40% węgla, 0,700,85% manganu, 0,30-0,40% krzemu, maksymalnie 0,012% fosforu, maksymalnie 0,005% siarki, maksymalnie 0,25% miedzi, 0,65-0,80% chromu, 1,60-1,70% niklu, 0,40-0,50% molibdenu, 0,04-0,05% aluminium, 0,03-0,05% wanadu, 0,01-0,02% tytanu oraz 0,002-0,003% boru.
2. Stal według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera 0,40% węgla, 0,72% manganu, 0,38% krzemu, 0,01% fosforu, 0,002% siarki, 0,087% miedzi, 0,666% chromu, 1,632% niklu, 0,424% molibdenu, 0,043% aluminium, 0,0353% wanadu, 0,016% tytanu oraz 0,0027% boru.