RU2341583C2 - Броневая сталь - Google Patents

Броневая сталь Download PDF

Info

Publication number
RU2341583C2
RU2341583C2 RU2006115477/02A RU2006115477A RU2341583C2 RU 2341583 C2 RU2341583 C2 RU 2341583C2 RU 2006115477/02 A RU2006115477/02 A RU 2006115477/02A RU 2006115477 A RU2006115477 A RU 2006115477A RU 2341583 C2 RU2341583 C2 RU 2341583C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
armor
molybdenum
nickel
manganese
Prior art date
Application number
RU2006115477/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006115477A (ru
Inventor
ев Николай Филиппович Звер (RU)
Николай Филиппович Зверяев
Николай Всеволодович Зар (RU)
Николай Всеволодович Заря
Людмила Павловна Стегалова (RU)
Людмила Павловна Стегалова
Сергей Алексеевич Гладышев (RU)
Сергей Алексеевич Гладышев
Аркадий Львович Гавзе (RU)
Аркадий Львович Гавзе
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" (Оао "Нии Стали")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" (Оао "Нии Стали") filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" (Оао "Нии Стали")
Priority to RU2006115477/02A priority Critical patent/RU2341583C2/ru
Publication of RU2006115477A publication Critical patent/RU2006115477A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2341583C2 publication Critical patent/RU2341583C2/ru

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей брони стационарных объектов и корпусов транспортных средств, подвергаемых воздействию бронебойных снарядов калибром 30-125 мм. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот, медь, ниобий, серу, фосфор и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,29-0,38, кремний 0,15-0,37, марганец 0,30-0,60, хром 1,20-2,00, никель 1,20-2,20, молибден 0,72-0,90, ванадий 0,06-0,20, алюминий 0,01-0,05, азот 0,005-0,020, медь не более 0,50, ниобий не более 0,05, сера не более 0,012, фосфор не более 0,015, железо - остальное. Повышаются запас вязкости, прочностные и пластические характеристики стали, что обеспечивает высокую противоснарядную стойкость и живучесть брони. 3 табл.

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей брони стационарных объектов и корпусов транспортных средств, подвергаемых воздействию бронебойных снарядов калибров 30-125 мм.
В настоящее время для указанных деталей применяют листы и плиты толщиной 30-160 мм из свариваемых улучшаемых хромомолибденовых, хромоникельмолибденовых и хромоникельмолибденованадиевых сталей, содержащих до 0,38 мас.% углерода. Стали, используемые для противоснарядного бронирования, подвергаются закалке и высокому (500-650°С) отпуску. Такая термическая обработка обуславливает высокие характеристики пластичности и запас вязкости материала, обеспечивающие живучесть (отсутствие склонности к хрупким разрушениям-расколам и тыльным отколам) деталей брони. При этом уровень прочностных характеристик (временное сопротивление при растяжении - σв) находится, как правило, в пределах 850-1100 МПа. Однако в связи с совершенствованием средств поражения применение сталей с указанным уровнем прочности не обеспечивает необходимую защиту бронируемых объектов в приемлемой толщине.
Основным путем повышения служебных свойств деталей брони является создание броневых сталей, обладающих более высокими прочностными характеристиками при сохранении достаточного уровня пластичности и вязкости.
Известна броневая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,26-0,31; кремний 0,10-0,35; марганец 0,50-0,80; хром 1,30-1,70; никель 0,50-1,00; молибден 0,30-0,50; сера и фосфор не более 0,015; железо остальное.
(«ARMOUR PLATES FOR PROF OF PROJECTILE PURPOSES» Defence Standart 95-13/1, London, 1981, ANNEX A, p.6)
Броневые листы и плиты, изготовленные из этой стали, имеют предел прочности σв=1100-1200 МПа при их толщине не более 36 мм. Более толстые плиты не обладают преимуществом по прочности и, очевидно, по бронестойкости перед используемыми в настоящее время.
Известна толстолистовая броневая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,25-0,32; кремний 0,05-0,75; марганец 0,10-1,50; хром 0,90-2,00; никель 1,20-4,50; молибден 0,10-0,70; алюминий 0,01-0,08; бор 0,001-0,004; титан до 0,10; ниобий до 0,050; ванадий до 0,10; азот до 0,012; сера не более 0.005; фосфор не более 0,015; железо остальное.
(DE 4223895 C1, C22D 8/02, 1994)
Сталь обладает пределом прочности более σв=1350 МПа после закалки и низкого отпуска в интервале температур 100-500°С. Однако практика свидетельствует о низких характеристиках живучести броневых плит, подвергнутых низкому отпуску, при их взаимодействии с бронебойными снарядами при отношении B/d≤1 толщины преграды В к калибру снаряда d.
Известен состав и способ производства броневых плит из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,15-0,20; кремний 0,10-0,50; марганец 0,70-1,70; хром 0,50-1,00; никель 1,00-2,50; молибден 0,20-0,70; алюминий до 0,01; бор до 0,005; ванадий 0,005-0,25; азот до 0,01; сера не более 0,002; фосфор не более 0,02; железо остальное.
(ЕР 1052296 А2, C21D 9/42, 2000)
Известная сталь после закалки с температуры 940°С в воде и отпуска 320°С с охлаждением на воздухе обладает в плитах толщиной 40-50 мм пределом прочности σв=1345-1317 МПа. При этом рекомендуемый авторами патента интервал температур отпуска (150-550°С) приведет, также как у стали по патенту (DE 4223895 C1, C22D 8/02, 1994), к пониженной живучести деталей брони, изготовленных из данной известной стали.
Известна броневая сталь шведского производства ARMOX 370S, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод до 0,30; кремний 0,10-0,40; марганец до 1,2; хром до 1,00; никель до 1,00; молибден до 0,70; бор до 0,005; сера не более 0,01; фосфор не более 0,03; железо остальное.
(Svenskt Stal, HEAVY PLATE DIVISION, ARMOX 370S, E77, Nov.1985)
Типичный уровень предела прочности указанной стали после контролируемой закалки в роликах и отпуска при температуре выше 400°С по данным производителя (Svenskt Stal OXELOSUND.) составляет σв=1200 МПа. Однако из анализа приведенной зависимости твердости от толщины плит следует, что указанный уровень прочности относится к листам, толщина которых не превышает 50 мм.
Наиболее близким к изобретению по составу основных легирующих элементов и уровню механических свойств является сталь ХН654.
(Stal-Eisen Werkstoffblatt 1925.) «Thyssen-Henrichshutte» Lastenheft fur die Lieferung von Blechen des hochfesten Vergutungssonderstahles XH 654. Bericht Nr.Qb-Nr.837/74)
Указанная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,25-0,35; кремний 0,10-0,40; марганец 0,40-0,70; хром 1,25-1,65; никель 1,45-1,75; молибден 0,35-0,50; ванадий 0,05-0,15; сера до 0,015; фосфор до 0,020; железо остальное. После термического улучшения прочность материала листа достигает σв=1380 МПа. Однако при толщине плит 90 мм предел прочности падает до σв=900-1100 МПа. Достигнутый уровень прочностных свойств не может привести к заметному повышению противоснарядной стойкости в широком интервале толщин броневых деталей, изготовленных из известной стали.
Задачей изобретения является состав броневой свариваемой стали, обеспечивающий при удовлетворительном уровне живучести более высокую противоснарядную стойкость брони, чем известные броневые стали.
Техническим результатом изобретения является повышение противоснарядной стойкости и живучести брони, изготовленной из броневой стали по изобретению.
Сущностью изобретения является броневая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, а также алюминий, азот, медь и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,29-0,38; кремний 0,15-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 1,20-2,00; никель 1,20-2,20; молибден 0,72-0,90; ванадий 0,06-0,20; алюминий 0,01-0,05; азот 0,005-0,020; медь не более 0,50; ниобий не более 0,05; сера не более 0,012; фосфор не более 0,015, железо остальное.
Введение в состав броневой стали по изобретению алюминия, азота, ниобия и меди, а также заявленные величины соотношений основных легирующих компонентов способствует стабильности получения высоких прочностных характеристик броневой стали по изобретению и ее сварных соединений. При этом броневая сталь обладает достаточно высоким уровнем пластичности и запасом вязкости, а также изотропностью листовых полуфабрикатов и плит, что обеспечивает повышение противоснарядной стойкости и живучести деталей брони и конструкций из стали по изобретению.
Изобретение может быть продемонстрировано примером.
Произвели выплавку 14-ти составов броневой стали в электродуговой печи (11 плавок броневой стали по изобретению и 3 плавки стали ближайшего аналога). Из слитков указанных плавок были изготовлены электроды, подвергнутые электрошлаковому переплаву. Электрошлаковый переплав электродов выполняли в изложницах с получением листовых слитков массой ≈10 т, которые были прокатаны на стане «4500» на листовые полуфабрикаты толщиной 45 и 70 мм. Из полученного проката вырезали карты для испытаний обстрелом и пробы для определения вида излома после их разрушения статической изгибной нагрузкой. Карты и пробы закаливали в воду с температуры 910±10°С и отпускали при температуре 600°С с последующим охлаждением в воде.
После испытания проб для определения вида излома из их материала вырезали образцы для определения механических свойств.
Химический состав броневой стали различных плавок приведен в таблице 1.
Результаты определения предела прочности материала опытного проката броневых сталей после термической обработки, обеспечивающей удовлетворительный вид излома проб, для двух групп составов заявленной стали с различным содержанием углерода и стали прототипа приведены в таблице 2.
В таблице 3 приведены результаты определения противоснарядной стойкости плит толщиной 45 и 70 мм из броневой стали по изобретению и из стали ближайшего аналога. При этом следует отметить, что при испытании карт толщиной 70 мм изготовленных из стали ближайшего аналога, наблюдались случаи хрупких разрушений в виде расколов и тыльных отколов диаметром в 3 и более раз больших калибра бронебойного сердечника.
Учитывая статистическую природу определяемых величин, результаты, приведенные в табл.2 и 3, представлены в виде расчетных статистических характеристик экспериментальных выборок предела прочности (σв) и скорости предела кондиционных поражений (Vпкп).
При этом фактический уровень предела прочности материала плит после термической обработки, обеспечивающей необходимый запас вязкости, составил 1272-1510 МПа у стали по изобретению и 1130-1306 МПа у стали ближайшего аналога (см. табл.2). Разница средних значений пределов прочности составляет для указанных сталей 138 и 197 МПа в зависимости от содержания углерода стали по изобретению и является статистически значимой при уровне доверительной вероятности 0,95.
Представленные в таблицах данные позволили сделать следующие выводы:
- броневая сталь по изобретению обладает повышенной прочностью при достаточном уровне пластичности, запаса вязкости и изотропности катаных заготовок;
- при различных значениях отношений толщины брони к калибру снаряда среднее значение Vпкп броневой стали по изобретению превышает аналогичный показатель плит из известной стали на 8-12% (указанный вывод статистически значим при уровне доверительной вероятности более 0,95);
- броня из броневой стали по изобретению обладает повышенной противоснарядной стойкостью и живучестью.
Таблица 1
Химический состав опытных плавок сталей
Сталь Номер плавки Содержание компонентов, мас.%
С Si Mn Cr Ni Мо V Al N Cu Nb S Р
по изобретению 814 0,29 0,29 0,44 1,70 1,80 0,74 0,12 0,010 0,006 0,21 - 0,008 0,011
940 0,34 0,23 0,50 1,84 2,02 0,84 0,14 0,015 0,017 0,29 - 0,002 0,011
961 0,34 0,35 0,55 1,62 1,94 0,75 0,08 0,030 0,014 0,17 - 0,008 0,015
202 0,33 0,29 0,45 1,69 1,93 0,72 0,09 0,035 0,013 0,13 - 0,007 0,011
623 0,29 0,35 0,49 1,84 2,05 0,87 0,10 0,020 0,008 0,24 - 0,008 0,012
375 0,31 0,26 0,30 2,00 2,20 0,78 0,12 0,030 0,010 0,19 0,01 0,005 0,014
264 0,30 0,15 0,44 1,50 1,91 0,72 0,13 0,020 0,005 0,18 0,05 0,007 0,013
698 0,37 0,22 0,32 1,30 1,70 0,82 0,13 0,040 0,018 0,09 - 0,007 0,009
573 0,38 0,31 0,52 1,51 1,81 0,85 0,20 0,020 0,020 0,12 - 0,004 0,007
039 0,35 0,35 0,35 1,23 1,75 0,70 0,17 0,025 0,009 0,11 - 0,009 0,011
574 0,37 0,28 0,56 1,48 1,67 0,80 0,15 0,020 0,015 0,12 - 0,012 0,007
аналог 175 0,31 0,20 0,40 1,24 1,47 0,50 0,10 - - - - 0,004 0,009
140 0,34 0,25 0,70 1.30 1,35 0,45 0,06 - - - - 0,003 0,007
114 0,29 0,34 0,45 1,50 1,74 0,32 0,15 - - - - 0,007 0,010
Таблица 2
Результаты определения предела прочности стальных плит
Сталь Содержание углерода, мас.% Предел прочности, σв, МПа Количество определений, шт. Среднее квадратичное отклонение S, МПа
Минимальное Максимальное Среднее
по изобретению 0,29-0,33 1272 1434 1361 34 45,1
по изобретению 0,34-0,38 1380 1510 1420 31 46,5
аналог 0,29-0,34 1130 1306 1223 18 42,0
Таблица 3
Результаты определения противоснарядной стойкости Vпкп
Номинальная толщина плит, мм Угол встречи, градус Калибр снаряда, мм Сталь Значения Vпкп, м/с Количество испытаний карт, шт. Среднее квадратичное отклонение S, м/с
Миним. Максим. Среднее
45 45 57 аналог 645 735 675 6 22,0
по изобретению 661 743 700 11 25,7
70 0 100 аналог 476 515 498 8 13,8
по изобретению 506 564 532 21 16,5
70 70 125 аналог 1285 1328 1302 8 16,0
по изобретению 1328 1411 1370 8 26,2

Claims (1)

  1. Броневая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, азот, медь и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    углерод 0,29-0,38 кремний 0,15-0,37 марганец 0,30-0,60 хром 1,20-2,00 никель 1,20-2,20 молибден 0,72-0,90 ванадий 0,06-0,20 алюминий 0,01-0,05 азот 0,005-0,020 медь не более 0,50 ниобий не более 0,05 сера не более 0,012 фосфор не более 0,015 железо остальное
RU2006115477/02A 2006-05-05 2006-05-05 Броневая сталь RU2341583C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115477/02A RU2341583C2 (ru) 2006-05-05 2006-05-05 Броневая сталь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115477/02A RU2341583C2 (ru) 2006-05-05 2006-05-05 Броневая сталь

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006115477A RU2006115477A (ru) 2007-11-20
RU2341583C2 true RU2341583C2 (ru) 2008-12-20

Family

ID=38959132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115477/02A RU2341583C2 (ru) 2006-05-05 2006-05-05 Броневая сталь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2341583C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520247C1 (ru) * 2013-03-01 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ЛВС" Высокопрочная броневая сталь и способ производства листов из нее

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109750228A (zh) * 2019-03-04 2019-05-14 内蒙金属材料研究所 一种稀土抗冲击钢板及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU899704A1 (ru) * 1980-02-20 1982-01-23 Институт Проблем Литья Ан Укрсср Сталь
US5213905A (en) * 1991-03-01 1993-05-25 Creusot-Loire Industrie Process for producing a composite flat product, stainless armor and armored storage tank obtained by this process
US5458704A (en) * 1992-07-21 1995-10-17 Thyssen Stahl Ag Process for the production of thick armour plates
RU2236482C1 (ru) * 2003-06-18 2004-09-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" Броневая сталь

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU899704A1 (ru) * 1980-02-20 1982-01-23 Институт Проблем Литья Ан Укрсср Сталь
US5213905A (en) * 1991-03-01 1993-05-25 Creusot-Loire Industrie Process for producing a composite flat product, stainless armor and armored storage tank obtained by this process
US5458704A (en) * 1992-07-21 1995-10-17 Thyssen Stahl Ag Process for the production of thick armour plates
RU2236482C1 (ru) * 2003-06-18 2004-09-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" Броневая сталь

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520247C1 (ru) * 2013-03-01 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ЛВС" Высокопрочная броневая сталь и способ производства листов из нее

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006115477A (ru) 2007-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8414713B2 (en) High strength military steel
US8529708B2 (en) Carburized ballistic alloy
JP5746194B2 (ja) 高硬度で高靭性の鉄ベース合金及びその製造方法
EP1594997B1 (en) Eglin steel - a low alloy high strength composition
CN108441768A (zh) 一种防护门高强抗侵彻钢及其热处理方法
AU2016238855B2 (en) Air hardenable shock-resistant steel alloys, methods of making the alloys, and articles including the alloys
US20080181807A1 (en) Material with high ballistic protective effect
RU2341583C2 (ru) Броневая сталь
Singh et al. Effect of hot rolling on mechanical properties and ballistic performance of high nitrogen steel
RU2415368C1 (ru) Способ производства стальных листов для гетерогенных бронезащитных конструкций
RU2353697C1 (ru) Броневая сталь и стальная бронедеталь
Siagian et al. Development of steel as anti-ballistic combat vehicle material
RU2185459C1 (ru) Высокопрочная броневая листовая сталь
RU2806620C2 (ru) Листовая сталь для устройств броневой защиты
RU2429971C2 (ru) Слоистый бронезащитный материал
JP3886881B2 (ja) 防弾性に優れた高Mnオーステナイト鋼板
CN111235488A (zh) 一种防弹钢板及其制备方法和用途
RU2520247C1 (ru) Высокопрочная броневая сталь и способ производства листов из нее
EP4008801A1 (en) High strength, high impact toughness steel alloy, an article of manufacture made therefrom, and a method for making the same
AT411267B (de) Werkstoff mit hoher ballistischer schutzwirkung
KR20250077225A (ko) 고강도 세열 포탄용 고-탄소 고-규소 강 및 이의 제조방법
RU2327801C1 (ru) Высокопрочная сталь мартенситного класса
CN118186305A (zh) 一种厚防护钢板及其制造方法
HK1191066B (en) Air hardenable shock-resistant steel alloys, methods of making the alloys, and articles including the alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170506

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180423

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200506