WO2006122731A1 - Sicherheitspanzerung zum schutz gegen beschuss sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Sicherheitspanzerung zum schutz gegen beschuss sowie verfahren zu ihrer herstellung Download PDF

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WO2006122731A1
WO2006122731A1 PCT/EP2006/004532 EP2006004532W WO2006122731A1 WO 2006122731 A1 WO2006122731 A1 WO 2006122731A1 EP 2006004532 W EP2006004532 W EP 2006004532W WO 2006122731 A1 WO2006122731 A1 WO 2006122731A1
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mass
steel
carbon
enriched
shield
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PCT/EP2006/004532
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Josef Werner Posniak
Martin Eschbach
Hans Liebig
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Carl Aug. Picard Gmbh & Co. Kg
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal

Definitions

  • the invention relates to a security armor for protection against bombardment, comprising a shield consisting of an alloyed steel having a base carbon content of less than 0.3 wt .-% carbon and by a thermochemical treatment in one of at least one top surface of the Signant outermost edge zone enriched with strength-enhancing elements, such as carbon and / or nitrogen, wherein the steel as a result of post-thermochemical heat treatment, such as hardening and / or tempering, has an increased surface hardness. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an armor.
  • Armouring materials are generally subjected to a so-called bombardment test with regard to their safety characteristics, with the standards in Germany in particular currently DIN EN 1522, Edition: 1999-02 "Windows, doors, shutters - Bullet resistance - Requirements and classification”; German version EN 1522: 1998 and DIN EN 1523, Ausgabe: 1999-02 "Windows, doors, shutters - Bullet resistance - Test methods”; German version EN 1523: 1998 are binding.
  • these materials can also be tested according to a safety standard valid in a particular country - or even in an unclassified manner - using weapons other than those specified in the standard, eg. In Russia, for example, the Kalashnikov.
  • the bullet resistance is given in classes according to the following table.
  • a safety armor of the type mentioned is known from the RU 2 090 828 C1.
  • This document describes a steel armor which is to be used in protective vests or shields and which, in contrast to the steels described above as commercially available, consists of a steel obtained by a thermochemical treatment in an edge zone with strength-enhancing elements as described, in particular enriched with carbon.
  • a special steel grade with the following composition is used: C - 0.20 to 0.27% by mass, Si - 1, 20 to 1, 50% by mass, Mn - 0.3 to 0.90 Ma. %, Ni - 0.50 to 1, 20% by weight, Cr - 1, 10 to 1, 50% by weight, Mo 0.15 to 0.35% by weight, Fe radical. It is It is particularly emphasized that the required high hardness is achieved by the alloy with silicon (Si) and the required high toughness by the alloy with nickel (Ni).
  • a disadvantage of the method of manufacture of the known safety armor but are the energy-consuming high Austenitmaschinestemperatur, which is 920 0 C for the described material, and a precisely maintained heating rate of 1, 5 to 2.5 0 CVs in the thermal treatment, as in the opposite Case, a ferritic-bainitic structure sets, which no longer guarantees the desired for the armor safety characteristics.
  • the invention is based on the object to provide a safety armor of the type mentioned and a method for their production, by ensuring the desired safety characteristics for the armor, in particular a bullet resistance according to the classes B3 and higher according to the standards DIN EN 1522 and DIN EN 1523, a reduction of effort and greater freedom in the technological leadership of the manufacturing process can be achieved.
  • the steel in the edge zone is enriched to at least 0.5 wt .-% carbon - or enriched process according - and in the presence - or according to the method under training - of carbides on the top surface a minimum hardness of 55 HRC, which is adjusted according to the method by the thermal treatment, wherein the shield, both in the carbon-enriched edge zone, and in a little or no carbon substance enriched area comparatively lower hardness has a content of silicon of not more than 0.4 wt .-%.
  • the invention is based on a deduction from various studies that an alloy with silicon and nickel for the production of security armor in the B3 to B7 bullets and for the production of a security in bombardment with military caliber is not only not necessary, but that even by the suppression of the influence of silicon as alloying element, on the one hand, the necessary austenitizing temperature for a thermochemical or thermal treatment can be lowered and, on the other hand, carbon enrichment can be carried out in a much wider range than known from the prior art, for example an overcooling.
  • a particularly preferred material in the context of the invention is, from this point of view, a steel which has the following values of the chemical melting analysis: C - 0.17 to 0.20 mass%, Si - 0.20 to 0.30 mass. %, Mn - 1, 15 to 1.30 mass%, P - max. 0.030 mass%, S - max. 0.030 mass%, Al - 0.020 to 0.050 mass%, Cu - maximum 0.25 % By weight, Ni - at most 0.25 mass%, Cr - 1, 15 to 1, 30 mass%, Ti - 0.02 to 0.05 mass%, B - 0.0015 to 0.004% by mass.
  • This steel is a case hardening steel, which is known under the material designation 1.7160 or 16 MnCr 5 BP and is commercially available.
  • This base material is adjusted by the thermochemical treatment and the heat treatment to the required ballistic properties.
  • a carburization may take place as a thermochemical treatment, whereby it is achieved that either a hypoeutectoid or preferably a hypereutectoid carbon content in the range of at least 0.5 mass%, particularly preferably of 1.1 mass%, is present on the bombardment side. up to 3.5% by mass, whereby, depending on the composition of the steel, a formation of carbides-either of, for example, in particular secondarily formed, cementite (F ⁇ 3 C) and / or of special carbides, such as (Cr 1 Fe) 7 C 3 , is achieved.
  • the thickness of the thickness have substantially the original hardness of the steel or a slightly higher hardness of the shield and at least about 50%, preferably at least about 2/3, the thickness of the shield have a higher hardness.
  • edge zones In the presence of two edge zones, these can be provided with different hardening depths and carbon contents, adapted to the threat class.
  • the purpose of this technical measure is to destroy or break up hard core ammunition impinging on the shelling side by a comparatively higher hardening depth and strong carbide enrichment and to prevent the projectile from escaping through an elastic and hard edge zone on the rear side.
  • the splitting or chipping of sharp-edged steel parts is prevented, whereby an optionally existing additional fabric protection (backing) is preserved from being cut.
  • the shield is treated only partially thermochemically in the area of the top surfaces.
  • the carburizing can be done one or more times.
  • the thermochemical treatment is carried out as a carbonitriding, which in addition to carbide formation also leads to nitride formation near the surface, which in the context of the invention is likewise to be regarded as advantageous.
  • the formation of the carbides can be influenced in such a way that on at least one side a graded layer of fine and coarse carbides with more or less strongly occupied grain boundary is formed.
  • the mentioned destructibility of the edge zone for projectiles can be adjusted.
  • a desired hardness in particular of at least 55 HRC, preferably more than 60, especially preferably from 64 HRC to 67 HRC.
  • curing may be carried out in particular in a quill, i. under forced and pressurized pressure.
  • this also has the advantageous effect that an increased hydrostatic pressure lowers the austenitizing temperature.
  • the steel used is also possible for the steel used to be a low-alloyed or high-alloyed steel containing chromium, in particular chromium together with manganese and / or molybdenum, such as CrMo 4, 17 CrNiMo ⁇ , 13 CrMo 4 5, 20 MnCr5 or X19 NiCrMo4.
  • chromium in particular chromium together with manganese and / or molybdenum, such as CrMo 4, 17 CrNiMo ⁇ , 13 CrMo 4 5, 20 MnCr5 or X19 NiCrMo4.
  • the presence of chromium in the amount characteristic of these steels lowers the austenitizing temperature, promotes carbide formation, lowers the critical Ab cooling rate during curing and increases the hardenability.
  • the content of chromium in the steel should not be greater than about 1.6% by weight and preferably in the range of from 1.15% by weight to 1.30% by weight.
  • molybdenum enhances hardenability and reduces temper embrittlement.
  • the preferred molybdenum contents are in the range of 0.20% by mass to 0.40% by mass.
  • the molybdenum has the ability to inventively provided carbides (MoC, MoC 2 , mixed carbides with iron).
  • MoC MoC
  • MoC 2 mixed carbides with iron.
  • molybdenum also has a beneficial effect on increasing the penetration depth of the carbon during the thermochemical treatment and thus leads to an increase in the carbon content in the edge zone.
  • nickel- although not considered essential according to the invention - in an amount of more than one Ma .-% is not excluded according to the invention and thus the steel is also a high alloyed, especially nickel-containing steel, such as aforementioned X
  • the steel is a low-alloyed, predominantly manganese-containing steel, such as 16 MnCr 5, 16 MnCrS 5,
  • manganese in the amount characteristic of these steels lowers the austenitizing temperature as well as the critical cooling rate upon curing and increases hardenability.
  • manganese forms manganese sulfides, which compensate for a harmful effect of sulfur. Therefore, higher sulfur concentrations in the material may be present than those for the above-mentioned as particularly preferred steel.
  • By increasing manganese's carbon activity in iron a decomposition of iron carbides is inhibited, in contrast to the presence of silicon.
  • Manganese is also known to act as a deoxidizer.
  • the content of manganese in the steel according to the invention should in particular be greater than about 0.8 mass%, preferably greater than 1.0 mass%, but less than about 2.5 mass%, preferably less than 2.0 % By weight, and more preferably in the range of from 1.15% to 1.30% by weight. Up to a carbon content of about 1.6% by weight, these manganese steels are thus so-called pearlitic manganese steels, ie not the hard manganese steels known to be used for the production of security coatings, which have a much higher manganese content.
  • the shield of the security armor may in particular be plate-shaped, i. with at least two, in particular substantially parallel to each other, extending top surfaces, which have a larger dimension compared to existing edge surfaces may be formed.
  • the plate size depends on the particular application and results in terms of their maximum design of the technological conditions in the processing of sheets.
  • the shield should preferably have a minimum thickness of about 3.0 mm; a maximum thickness should be in the range of about 10.0 mm to 25.0 mm.
  • the shield is connected to a, in particular high-strength, impact-resistant, tear-resistant, chemically resistant flame-retardant and / or self-extinguishing support, such as a protective fabric consisting of para-aramid fibers.
  • a protective fabric consisting of para-aramid fibers.
  • Such protective fabrics are known, for example, under the name Kevlar®.
  • FIG. 1 shows a cross section through a security armor according to the invention for protection against bombardment
  • Fig. 2 is a greatly enlarged section of a characteristic of a security armor structure according to the invention.
  • a security armor according to the invention for protection against bombardment comprises a shield 1.
  • This shield 1 consists of an alloyed steel having a base carbon content of less than 0.3 mass% of carbon, which is disclosed in US Pat Figure containing diagram showing the course of the concentration of carbon (C) over the cross section (thickness d) of the shield 1, is indicated schematically by the lying in the right part of the curve section. The corresponding area of the shield is designated by the reference symbol B.
  • the carbon content is thus in a concentration range as is characteristic of case hardening steels.
  • the steel has the following values of the chemical melting analysis: C - 0.17 to 0.20 mass%, Si - 0.20 to 0.30 mass%, Mn - 1, 15 to 1, 30 mass. %, P - maximum 0.030% by mass, S - maximum 0.030% by mass, Al - 0.020 to 0.050% by mass, Cu - maximum 0.25% by mass, Ni - maximum 0.25 Ma.- %, Cr - 1, 15 to 1, 30 mass%, Ti - 0.02 to 0.05 mass%, B - 0.0015 to 0.004 mass%.
  • the steel with incrustation-enhancing elements is enriched with carbon, which is schematically indicated in the diagram by the curve section lying in the left part.
  • the shield 1 is thus carburized in the edge zone R for carbon accumulation, in particular over-carbonized.
  • the thermochemical treatment for carburizing can at a temperature in the range between 900 0 C and 1040 0 C and with a treatment time in the range of 30 to 720 minutes, in particular with a gaseous medium, such as in a enriched with Propan Endogasatmospotrore or in low pressure with ethin.
  • a gaseous medium such as in a enriched with Propan Endogasatmospotrore or in low pressure with ethin.
  • the carbon is enriched to a concentration of at least 0.8 mass%, in particular to more than 1.1 mass% up to 3.5 mass% become.
  • a thermal treatment such as hardening and / or tempering, carried out after the thermochemical treatment, the steel on the top surface D1 has an increased surface hardness determined by the Rockwell method (Rockwell C). In particular, a hardness in the range of about 60 to 67 HRC on the top surface D1 of the sign 1 is set.
  • the thermal treatment comprises an austenitization, preferably at a temperature in the range of 800 0 C to 880 0 C, followed by quenching, especially with oil.
  • the quenching is preferably carried out in a Quette, ie under forced pressure and pressurization.
  • the austenitizing and quenching may, if necessary, be carried out as double curing, in a first hardening process the austenitizing temperature on the low or low carbon enriched area B of the steel and in a second hardening process, the austenitizing temperature on the carbon enriched area R of the steel is agreed. This results in very feinnadliger martensite as a hardened structure and by the occurring tempering effect and a grain refinement in the little enriched with carbon region B is achieved.
  • the thermal treatment subsequent to the thermochemical treatment comprises a tempering, in particular with a tempering time in the range of up to 3 hours at a temperature in the range of up to 300 0 C.
  • the hardness in the unhardened or only slightly carburized region B of the shield 1 can in particular in the range of about 35 to 47 HRC.
  • the drawing in Fig. 1 also indicates that, according to a selected depth t of the carbon-enriched edge zone R after hardening and tempering of the steel less than 50% of the thickness D of the shield 1 substantially the original hardness of the steel or have a slightly higher hardness and at least about 50% of the thickness D of the shield 1 have a higher hardness.
  • This thickness D of the shield 1 may in particular be in the range of about 3.0 mm to 10 mm, for example 7.5 mm.
  • the shield 1 with a, in particular high-strength, impact resistant, tear-resistant, chemically resistant flame-retardant and / or self-extinguishing, edition 2, as with a para-aramid Fibers existing protective fabric, is connected, which is located in particular on the side facing away from the bombardment.
  • a structure G typical for a security armor according to the invention comprises a matrix M composed of a tempered mixed structure, which comprises martensite and a small proportion of retained austenite and / or interstitial structure, such as bainite.
  • the carbon-enriched edge zone - preferably spherical and lamellar - embedding E in the structure G, which chemically as nitrides or carbides, especially as secondary formed iron carbides or as special carbides, such as mixed carbides of chromium and / or molybdenum, and in addition to the martensite are responsible for the high surface hardness of the top surface D1.
  • a determination of the firing properties of the security armor according to the invention according to the standards DIN EN 1522 and DIN EN 1523 showed that the shield 1 (without fabric overlay 2) in any case had a bullet resistance corresponding to the classes B3 and higher, with a higher carbon content, the double hardness and quenching in The Quette tend to be assigned to the respective larger class values and both the bullet class B7 and a bulletproof was achieved when using military caliber.
  • the steel composition of the shield 1 may differ from the exemplified melt analysis.
  • an alloyed steel having a basic carbon content of less than 0,3% by mass of carbon and a maximum content of silicon of 0.4% by mass and by a thermochemical treatment in one Enriched edge zone with strength-enhancing elements, such as carbon and / or nitrogen, as a material for producing a security armor for protection against bombardment, which in particular can be produced according to the method described above, is attributed inventive significance.
  • Further rules concerning the particularly advantageous alloy compositions for the sign 1, such as the content of manganese, chromium, molybdenum and nickel, have been mentioned above.
  • the shield 1 can have comparatively higher hardness, starting from its two cover surfaces D1, D2, with carbon-enriched edge zones R, in each of which the same or a different carbon content and, accordingly, the same or a different hardness can be present ,
  • the area B of comparatively lower hardness which is not enriched with carbon, or only slightly enriched with carbon, would then lie between these two edge zones R located under the cover surfaces D1, D2.
  • the invention is not limited to the feature combinations defined in independent claims 1, 22 and 33, but may also be defined by any other combination of particular features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle virtually every single feature of the cited claims can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. Inso far the claims are to be understood only as a first formulation attempt for an invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, umfassend ein Schild (1), welches aus einem legierten Stahl besteht, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt und durch eine thermochemische Behandlung in einer von mindestens einer Deckfläche (D1) des Schildes (1) ausgehenden Randzone (R) mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert ist, wobei der Stahl infolge einer nach der thermochemischen Behandlung durchgeführten thermischen Behandlung, wie einem Härten und/oder Anlassen, eine erhöhte Oberflächenhärte aufweist. Zur Gewährleistung der angestrebten Sicherheitscharakteristika, insbesondere einer Durchschusshemmung entsprechend den Klassen B3 und höher gemäß den Normen DIN EN 1522 und 1523 bei Verringerung des technologischen Herstellungsaufwands wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Stahl in der Randzone (R) auf mindestens 0,5 Ma.-% Kohlenstoff angereichert ist und auf der Deckfläche (D1) bei Vorhandensein von Carbiden eine Mindesthärte von 55 HRC aufweist, wobei das Schild (D1) einen Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% aufweist.

Description

„Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss sowie Verfahren zu ihrer Herstellung"
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, umfassend ein Schild, welches aus einem legierten Stahl besteht, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt und durch eine thermochemi- sche Behandlung in einer von mindestens einer Deckfläche des Schildes ausgehenden Randzone mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert ist, wobei der Stahl infolge einer nach der thermochemischen Behandlung durchgeführten thermischen Behandlung, wie einem Härten und/oder Anlassen, eine erhöhte Oberflächenhärte aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Panzerung.
Zur Panzerung von Fahrzeugen oder anderen Objekten, wie z.B. Bewachungscontainern sind Sicherheitspanzerungen bekannt, die aus durchgehärteten Stählen, Hartmanganstählen mit Mangangehalten von 12 bis 14 Masseprozent (Ma.-%) bei gleichzeitigen Kohlenstoffgehalten von 1 ,2 Ma.-% bis 1 ,4 Ma.-% oder aus plattierten, insbesondere walzplattierten, Stählen bestehen. Beispiele für derartige marktübliche Stähle sind beispielsweise die Werkstoffe Ultrafort 6355 (Fa. Edelstahl Witten-Krefeld, Werkstoffnummer: 1.6355), Thyrodur® X und Z (Fa. Edelstahl Witten-Krefeld, Werkstoffnummem: 1.27XX), Dipro 50 und 60 M (Fa. Dillinger Hütte GTS) sowie Secure 500 (Fa. Thyssen Krupp Stahl AG) u.a..
Panzerungsmaterialien werden in der Regel hinsichtlich ihrer Sicherheitscharakteristika einem sogenannten Beschusstest unterzogen, wobei in Deutschland derzeit insbesondere die Normen DIN EN 1522, Ausgabe: 1999-02 "Fenster, Türen, Abschlüsse - Durchschusshemmung - Anforderungen und Klassifizierung"; Deutsche Fassung EN 1522: 1998 und DIN EN 1523, Ausgabe: 1999-02 "Fenster, Türen, Abschlüsse - Durchschusshemmung - Prüfverfahren"; Deutsche Fassung EN 1523: 1998 verbindlich sind. Daneben können diese Materialien auch entsprechend einem in einem bestimmten Land jeweils gültigen Sicherheitsstandard - oder auch auf nicht klassifizierte Weise - getestet werden, wobei andere als die normgemäß vorgesehenen Waffen verwendet werden, z. B. in Rußland die Kalaschnikow.
Die Durchschusshemmung wird in Klassen entsprechend der nachfolgenden Tabelle angegeben.
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Zur Erzielung einer hohen Beschussklasse ist es notwendig, dass die verwendeten Materialien einerseits eine hohe Oberflächenhärte aufweisen, um die Kugel abzuweisen bzw. zu zerstören, und andererseits ausreichend zäh sind, um die kinetische Energie des Geschosses ohne Rissbildung zu verzehren. Eine Sicherheitspanzerung der eingangs genannten Art ist aus der RU 2 090 828 C1 bekannt. In diesem Dokument wird eine Stahlpanzerung beschrieben, die iii Schutzwesten oder Schilden Verwendung finden soll und die - im Gegensatz zu den vorstehend als marktüblich beschriebenen Stählen - aus einem Stahl besteht, der durch eine thermochemische Behandlung in einer Randzone mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie beschrieben, insbesondere mit Kohlenstoff, angereichert ist. Patentgemäß wird dabei eine spezielle Stahlsorte mit folgender Zusammensetzung verwendet: C - 0,20 bis 0,27 Ma.-%, Si - 1 ,20 bis 1 ,50 Ma.-%, Mn - 0,3 bis 0,90 Ma.-%, Ni - 0,50 bis 1 ,20 Ma.-%, Cr - 1 ,10 bis 1 ,50 Ma.-%, Mo 0,15 bis 0,35 Ma.-%, Fe - Rest. Es wird dabei besonders hervorgehoben, dass durch die Legierung mit Silicium (Si) die erforderliche hohe Härte und durch die Legierung mit Nickel (Ni) die erforderliche hohe Zähigkeit erreicht wird. Nachteilig an der Herstellungsweise der bekannten Sicherheitspanzerung sind dabei aber die energieaufwändige hohe Austenitisierungstemperatur, die für den beschriebenen Werkstoff bei 920 0C liegt, und eine genau einzuhaltende Aufheizgeschwindigkeit von 1 ,5 bis 2,5 0CVs bei der thermischen Behandlung, da sich im gegenteiligen Fall ein ferritisch-bainitisches Gefüge einstellt, das die für die Panzerung angestrebten Sicherheitscharakteristika nicht mehr gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherheitspanzerung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, durch die bei Gewährleistung der angestrebten Sicherheitscharakteristika für die Panzerung, insbesondere einer Durchschusshemmung entsprechend den Klassen B3 und höher gemäß den Normen DIN EN 1522 und DIN EN 1523, eine Verringerung des Aufwands und eine größere Freiheit bei der technologischen Führung des Herstellungsprozesses erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Stahl in der Randzone auf mindestens 0,5 Ma.-% Kohlenstoff angereichert ist - bzw. verfahrensgemäß angereichert wird - und bei Vorhandensein - bzw. verfahrensgemäß unter Ausbildung - von Carbiden auf der Deckfläche eine Mindesthärte von 55 HRC aufweist, die verfahrensgemäß durch die thermische Behandlung eingestellt wird, wobei das Schild, sowohl in der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone, als auch in einem nicht oder nur wenig mit Kohlen stoff angereicherten Bereich vergleichsweise geringerer Härte einen Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% aufweist.
Die Erfindung beruht auf einer sich aus verschiedenen Untersuchungen herleitenden Erkenntnis, dass eine Legierung mit Silicium und mit Nickel zur Herstellung von Sicherheitspanzerungen in den Beschussklassen B3 bis B7 sowie zur Herstellung einer Sicherheit bei Beschuss mit militärischen Kaliber nicht nur nicht notwendig ist, sondern dass sogar durch die Unterbindung des Einflusses des Siliciums als Legierungselement einerseits die notwendige Austenitisierungstemperatur für eine thermochemische bzw. thermische Behandlung abgesenkt werden und andererseits eine Kohlenstoffanreicherung in einem viel weiteren als dem gemäß dem Stand der Technik bekannten Bereich, so beispielsweise auch eine Überkohlung, vorgenommen werden kann. Dies ist bei Anwesenheit von Silicium oberhalb des Gehaltes von 0,4 Ma.-% nicht möglich, da das Silicium einerseits den Austenitbereich des Eisens abschnürt und die Stabilität von den erfindungsgemäß im Gefüge des Stahls gebildeten, insbesondere sekundären, Eisencarbiden bis zur Dekomposition unter Graphitbildung herabsetzt.
Einen besonders bevorzugten Werkstoff im Sinne der Erfindung stellt unter diesen Gesichtspunkten ein Stahl dar, der folgenden Werte der chemischen Schmelzanalyse aufweist: C - 0,17 bis 0,20 Ma.-%, Si - 0,20 bis 0,30 Ma.-%, Mn - 1 ,15 bis 1,30 Ma.-%, P - maximal 0,030 Ma.-%, S - maximal 0,030 Ma.-%, AI - 0,020 bis 0,050 Ma.-%, Cu - maximal 0,25 Ma.-%, Ni - maximal 0,25 Ma.-%, Cr - 1 ,15 bis 1 ,30 Ma.-%, Ti - 0,02 bis 0,05 Ma.-%, B - 0,0015 bis 0,004 Ma.-%. Bei diesem Stahl handelt es sich um einen Einsatzstahl, der unter der Werkstoffbezeichnung 1.7160 bzw. 16 MnCr 5 BP bekannt und im Handel ist.
Dieser Grundwerkstoff wird mittels der thermochemischen Behandlung sowie der Wärmebehandlung auf die erforderlichen ballistischen Eigenschaften eingestellt. Dabei kann als thermochemische Behandlung insbesondere ein Aufkohlen erfolgen, womit erreicht wird, dass sich an der Beschussseite entweder ein untereutektoider oder bevorzugt ein übereutektoider Kohlenstoffgehalt im Bereich von mindestens 0,5 Ma.-%, besonders bevorzugt aber von 1 ,1 Ma.-% bis 3,5 Ma.-%, einstellt, wodurch je nach der Zusammensetzung des Stahls eine Ausbildung von Carbiden - entweder z.B. von, insbesondere sekundär gebildetem, Zementit (Fβ3C) und/oder von Sondercarbiden, wie beispielsweise (Cr1Fe)7C3, erreicht wird.
An der der Beschussseite gegenüberliegenden Seite kann ebenfalls - mit oder ohne Ausbildung von Carbiden - ein Kohlenstoffgehalt von 0,5 Ma.-% bis 3,5 Ma.-% eingestellt werden, wobei der Kohlenstoffgehalt der beiden gegenüberliegenden Seiten gleich oder unterschiedlich groß sein kann. Hierdurch kommt es dazu, dass das Schild von beiden Deckflächen ausgehende, mit Kohlenstoff angereicherte Randzonen vergleichsweise höherer Härte mit jeweils gleichem oder unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und jeweils gleicher oder unterschiedlicher Härte aufweist, die bei abfallendem Kohlenstoffgehalt in den zwischen den Randzonen liegenden nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich vergleichsweise niedrigerer Härte übergehen.
Es kann dabei insbesondere vorgesehen werden, dass entsprechend einer jeweils ausgewählten Tiefe (Einhärtungstiefe) der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone(n) nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behandelten Stahls höchstens etwa 50 %, bevorzugt höchstens etwa 1/3, der Dicke der Dicke des Schilds im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Stahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweisen und mindestens etwa 50 %, bevorzugt mindestens etwa 2/3, der Dicke des Schilds eine höhere Härte aufweisen.
Bei Vorhandensein von zwei Randzonen können diese - angepasst an die Bedrohungsklasse - mit unterschiedlichen Einhärtungstiefen und Kohlenstoffgehalten versehen sein. Der Sinn dieser technischen Maßnahme besteht dabei darin, auf der Beschussseite durch eine vergleichsweise höhere Einhärtungstiefe und starke Carbid- anreicherung auftreffende Hartkernmunition zu zerstören bzw. aufzubrechen und auf der Rückseite den Austritt des Projektils durch eine elastische und harte Randzone zu verhindern. Außerdem wird auch das Auf- bzw. Absplittern von scharfkantigen Stahlteilen verhindert, wodurch ein gegebenenfalls vorhandener zusätzlicher Gewebeschutz (Backing) vor einem Zerschneiden bewahrt bleibt.
Außerdem ist es auch möglich, dass das Schild im Bereich der Deckflächen nur partiell thermochemisch behandelt ist. Um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, kann das Aufkohlen dabei ein- oder mehrfach erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht auch darin, dass die thermoche- mische Behandlung als eine Carbonitrierung durchgeführt wird, wodurch es in Oberflächennähe neben einer Carbidbildung auch zu einer Nitridbildung kommt, was im Sinne der Erfindung ebenfalls als vorteilhaft zu betrachten ist.
Mit einer Mehrfachaufkohlung bei unterschiedlichen Aufkohlungstemperaturen kann die Ausbildung der Carbide derart beeinflusst werden, dass auf mindestens einer Seite eine gradierte Schicht aus feinen und groben Carbiden mit mehr oder weniger stark belegter Korngrenze entsteht. Hiermit kann die erwähnte Zerstörungsfähigkeit der Randzone für Projektile eingestellt werden.
Durch die thermische Behandlung, die zunächst ein Härten umfasst, mittels dessen die Höchsthärte im Rand durch Einfach- oder auch durch Doppelhärten und die Zähigkeit im Kern eingestellt wird, kann eine gewünschte Härte, insbesondere von mindestens 55 HRC, vorzugsweise von mehr als 60, besonders bevorzugt von 64 HRC bis 67 HRC, erreicht werden.
Zur Erzielung einer guten Ebenheit der Oberfläche des Schildes kann das Härten insbesondere in einer Quette, d.h. unter Formzwang und Druckbeaufschlagung, erfolgen. Hierbei wirkt es sich verfahrenstechnisch auch vorteilhaft aus, dass ein erhöhter hydrostatischer Druck die Austenitisierungstemperatur senkt. Zur endgültigen Einstellung der Härte und Zähigkeit - sowohl in der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone als auch in dem nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich vergleichsweise geringerer Härte - kann nach dem Härten bevorzugt ein Anlassen vorgenommen werden.
Neben dem vorstehend als besonders bevorzugt genannten Stahl ist es auch möglich, dass der zum Einsatz kommende Stahl ein niedrig- oder hochlegierter, Chrom, insbesondere Chrom gemeinsam mit Mangan und/oder Molybdän, enthaltender Stahl, wie 25 CrMo 4, 17 CrNiMoδ, 13 CrMo 4 5, 20 MnCr5 oder X 19 NiCrMo 4, ist.
Das Vorhandensein von Chrom in der für diese Stähle charakteristischen Menge senkt die Austenitisierungstemperatur, begünstigt die Carbidbildung, senkt die kritische Ab kühlgeschwindigkeit beim Härten und erhöht die Einhärtbarkeit. Der Gehalt an Chrom im Stahl sollte dabei nicht größer ist als etwa 1 ,6 Ma.-% und vorzugsweise im Bereich von 1 ,15 Ma.-% bis 1 ,30 Ma.-% liegen.
Das Vorhandensein von Molybdän erhöht die Härtbarkeit und verringert die Anlass- versprödung. Die dafür bevorzugten Molybdängehalte liegen im Bereich von 0,20 Ma.- % bis 0,40 Ma.-%. Des Weiteren besitzt das Molybdän die Fähigkeit zu zur erfindungs- gemäß vorgesehenen Bildung von Carbiden (MoC, MoC2, Mischcarbide mit Eisen). Molybdän wirkt sich vorteilhafterweise auch fördernd auf die Erhöhung der Eindringtiefe des Kohlenstoffs bei der thermochemischen Behandlung aus und führt so zu einer Steigerung des Kohlenstoffgehaltes in der Randzone.
In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass das auch Vorhandensein von Nickel - obwohl nicht als erfindungsgemäß wesentlich betrachtet - in einer Menge von mehr als einem Ma.-% erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen ist und somit der Stahl auch ein hochlegierter, insbesondere Nickel enthaltender Stahl, wie der vorstehend genannte X
19 NiCrMo 4, sein kann.
Als besonders günstig ist es im Rahmen der Erfindung anzusehen, wenn der Stahl ein niedriglegierter, vorwiegend Mangan enthaltender Stahl, wie 16 MnCr 5, 16 MnCrS 5,
20 MnCr 5, 21 MnCr oder 20 MnCrS 5, ist. Das Vorhandensein von Mangan in der für diese Stähle charakteristischen Menge senkt die Austenitisierungstemperatur sowie die kritische Abkühlgeschwindigkeit beim Härten und erhöht die Einhärtbarkeit. Außerdem bildet Mangan Mangansulfide, die eine schädliche Wirkung von Schwefel kompensieren. Daher können auch höhere Schwefelkonzentrationen im Werkstoff vorhanden sein als die für den vorstehend als besonders bevorzugt genannten Stahl. Dadurch, dass Mangan die Kohlenstoffaktivität im Eisen erhöht, wird eine Dekompo- sition von Eisencarbiden - im Gegensatz zu den Verhältnissen bei der Präsenz von Silicium - inhibiert. Mangan wirkt bekanntermaßen auch als Desoxydationsmittel. Der Gehalt an Mangan im Stahl sollte erfindungsgemäß im Besonderen größer als etwa 0,8 Ma.-%, vorzugsweise größer als 1 ,0 Ma.-%, jedoch kleiner als etwa 2,5 Ma.-%, vorzugsweise kleiner als 2,0 Ma.-% sein, und besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,15 Ma.-% bis 1 ,30 Ma.-% liegen. Bis zu einem Kohlenstoffgehalt von etwa 1 ,6 Ma.-% handelt es sich bei diesen Manganstählen somit um sogenannte perlitische Manganstähle, also nicht um die bekanntermaßen zur Herstellung von Sicherheitspanzerungen eingesetzten Hartmanganstähle, die einen sehr viel höheren Mangangehalt aufweisen. Allerdings ist es bei der erfindungsgemäß stattfindenden Kohlenstoffanreicherung, die auch bis zu für eine Aufkohlung ungewöhnlich hohen Kohlenstoffgehalten führen kann, aber möglich, dass sich in der Randzone des Schilds zunächst eine austenitische Gefügeausbildung einstellt, die derjenigen nahe kommt, wie sie bei den Manganhartstählen vorliegt.
Das Schild der Sicherheitspanzerung kann insbesondere plattenförmig, d.h. mit mindestens zwei, insbesondere im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, Deckflächen, die im Vergleich zu vorhandenen Kantenflächen eine größere Abmessung aufweisen, ausgebildet sein. Die Plattengröße (Länge und Breite) richtet sich dabei nach dem jeweiligen Anwendungsfall und ergibt sich hinsichtlich ihrer maximalen Bemessung aus den technologischen Gegebenheiten bei der Verarbeitung von Blechen. Das Schild sollte bevorzugt eine Mindestdicke von etwa 3,0 mm aufweisen; eine maximale Dicke sollte im Bereich von etwa 10,0 mm bis 25,0 mm liegen.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass in der erfindungsgemäßen Sicherheitspanzerung das Schild mit einer, insbesondere hochfesten, schlagzähen, reißfesten, chemisch beständigen flammwidrigen und/oder selbstlöschenden, Auflage, wie einem aus Para-Aramid-Fasern bestehenden Schutzgewebe, verbunden ist. Derartige Schutzgewebe sind beispielsweise unter dem Namen Kevlar® bekannt.
In den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung sind weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung enthalten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, Fig. 2 eine stark vergrößerte Schliffdarstellung eines für eine erfindungsgemäße Sicherheitspanzerung charakteristischen Gefüges.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, umfasst eine erfindungsgemäße Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss ein Schild 1. Dieses Schild 1 besteht aus einem legierten Stahl, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt, was in dem in der Figur enthaltenen Diagramm, welches den Verlauf der Konzentration des Kohlenstoffs (C) über den Querschnitt (Dicke d) des Schildes 1 zeigt, schematisch durch den im rechten Teil liegenden Kurvenabschnitt angedeutet ist. Der entsprechende Bereich des Schildes ist mit dem Bezugszeichen B bezeichnet. Der Kohlenstoffgehalt liegt somit in einem Konzentrationsbereich, wie er charakteristisch für Einsatzstähle ist.
Der Stahl weist folgende Werte der chemischen Schmelzanalyse auf: C - 0,17 bis 0,20 Ma.-%, Si - 0,20 bis 0,30 Ma.-%, Mn - 1 ,15 bis 1 ,30 Ma.-%, P - maximal 0,030 Ma.-%, S - maximal 0,030 Ma.-%, AI - 0,020 bis 0,050 Ma.-%, Cu - maximal 0,25 Ma.-%, Ni - maximal 0,25 Ma.-%, Cr - 1 ,15 bis 1 ,30 Ma.-%, Ti - 0,02 bis 0,05 Ma.-%, B - 0,0015 bis 0,004 Ma.-%.
Durch eine thermochemische Behandlung ist in einer von der Deckfläche D1 des Schildes 1 , die die Beschussseite darstellt, ausgehenden Randzone R der Stahl mit fe- stigkeitserhöhenden Elementen, mit Kohlenstoff angereichert, was schematisch durch den im linken Teil liegenden Kurvenabschnitt im Diagramm angedeutet ist. Das Schild 1 ist somit in der Randzone R zur Kohlenstoffanreicherung aufgekohlt, insbesondere überkohlt.
Die thermochemische Behandlung zur Aufkohlung kann dabei bei einer Temperatur im Bereich zwischen 900 0C und 1040 0C und mit einer Behandlungsdauer im Bereich von 30 bis 720 Minuten, insbesondere mit einem gasförmigen Medium, wie in einer mit Pro- pan angereicherten Endogasatmosphäre oder im Niederdruck mit Äthin, durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann durch mehrmalige Wiederholung der thermochemischen Behandlung, in der Randzone R der Kohlenstoff auf eine Konzentration von mindestens 0,8 Ma.-%, insbesondere auf mehr als 1 ,1 Ma.-% bis zu 3,5 Ma.-%, angereichert werden. Infolge einer nach der thermochemischen Behandlung durchgeführten thermischen Behandlung, wie einem Härten und/oder Anlassen, weist der Stahl auf der Deckfläche D1 eine erhöhte Oberflächenhärte auf, die nach dem Rockwell-Verfahren (Rockwell C) bestimmt wurde. Es wird insbesondere eine Härte im Bereich von etwa 60 bis 67 HRC auf der Deckfläche D1 des Schilds 1 eingestellt.
Die thermische Behandlung umfaßt eine Austenitisierung, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 800 0C bis 880 0C, mit nachfolgender Abschreckung, insbesondere mit Öl. Die Abschreckung erfolgt bevorzugt in einer Quette, d.h. unter Formzwang und Druckbeaufschlagung.
Die Austenitisierung und Abschreckung kann bedarfsweise als Doppelhärtung durchgeführt werden, wobei in einem ersten Härtungsvorgang die Austenitisierungs- temperatur auf den nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich B des Stahls und in einem zweiten Härtungsvorgang, die Austenitisierungstemperatur auf den mit Kohlenstoff angereicherten Bereich R des Stahls abgestimmt wird. Dadurch entsteht sehr feinnadliger Martensit als Härtegefüge und durch die auftretende Anlaßwirkung wird auch eine Kornverfeinerung in dem nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich B erreicht.
Die sich an die thermochemische Behandlung anschließende thermische Behandlung umfaßt ein Anlassen, insbesondere mit einer Anlaßzeit im Bereich von bis zu 3 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von bis zu 300 0C. Die Härte im nicht oder nur wenig aufgekohlten Bereich B des Schilds 1 kann danach insbesondere im Bereich von etwa 35 bis 47 HRC liegen.
Die zeichnerische Darstellung in Fig. 1 weist dabei auch darauf hin, dass entsprechend einer ausgewählten Tiefe t der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone R nach dem Härten und Anlassen des Stahls weniger als 50 % der Dicke D des Schilds 1 im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Stahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweisen und mindestens etwa 50 % der Dicke D des Schilds 1 eine höhere Härte aufweisen. Diese Dicke D des Schildes 1 kann insbesondere im Bereich von etwa 3,0 mm bis 10 mm, beispielsweise bei 7,5 mm, liegen. Wie des Weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist in der dargestellten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass das Schild 1 mit einer, insbesondere hochfesten, schlagzähen, reißfesten, chemisch beständigen flammwidrigen und/oder selbstlöschenden, Auflage 2, wie mit einem aus Para-Aramid-Fasern bestehenden Schutzgewebe, verbunden ist, die sich insbesondere auf der dem Beschuss abgewandten Seite befindet.
Die in Fig. 2 gezeigte, aus einer elektronenmikroskopischen Aufnahme gewonnene Schliffdarstellung des Gefüges G auf der Deckfläche D1 der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone R zeigt, dass ein für eine erfindungsgemäße Sicherheitspanzerung typisches Gefüge G eine Matrix M aus einem angelassenem Mischgefüge umfaßt, welche Martensit sowie einen geringen Anteil Restaustenit und/oder Zwischen- stufengefüge, wie Bainit, enthält. Des Weiteren ist zu erkennen, dass die mit Kohlenstoff angereicherte Randzone - vorzugsweise kugel- und lamellenförmige - Einbettungen E im Gefüge G aufweist, die chemisch als Nitride oder Carbide, insbesondere als sekundär gebildete Eisencarbide bzw. auch als Sondercarbide, wie Mischcarbide des Chroms und/oder Molybdäns, zu identifizieren und neben dem Martensit für die hohe Oberflächenhärte der Deckfläche D1 verantwortlich sind.
Eine Bestimmung der Beschusseigenschaften der erfindungsgemäße Sicherheitspanzerung gemäß den Normen DIN EN 1522 und DIN EN 1523 zeigte, dass das Schild 1 (ohne Gewebeauflage 2) jedenfalls eine Durchschusshemmung entsprechend den Klassen B3 und höher aufwies, wobei einem höheren Kohlenstoffgehalt, dem Doppelhärten und der Abschreckung in der Quette tendenziell die jeweils größeren Klassenwerte zuzuordnen waren und sowohl die Beschussklasse B7 als auch eine Beschusssicherheit bei Einsatz militärischer Kaliber erreicht wurde.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. So wurde diesbezüglich schon darauf verwiesen, dass die Stahlzusammensetzung des Schildes 1 von der exemplarisch dargestellten Schmelzanalyse abweichen kann. In diesem Zusammenhang wird hervorgehoben, dass auch einer Verwendung eines legierten Stahls, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff sowie einen Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% besitzt und durch eine thermochemische Behandlung in einer Randzone mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert ist, als Werkstoff zur Herstellung einer Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, die insbesondere gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren herstellbar ist, erfinderische Bedeutung beigemessen wird. Weitere Regeln, die die als besonders vorteilhaft anzusehenden Legierungszusammensetzungen für das Schild 1 , wie den Gehalt an Mangan, Chrom, Molybdän und Nickel, betreffen, wurden vorstehend genannt.
Des Weiteren kann der Fachmann dabei noch andere zweckmäßige Merkmale bzw. technische Maßnahmen zur konstruktiven Gestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitspanzerung vorsehen. Es wurde bereits erwähnt, dass das Schild 1 von seinen beiden Deckflächen D1 , D2 ausgehende, mit Kohlenstoff angereicherte Randzonen R vergleichsweise höherer Härte aufweisen kann, in denen jeweils der gleiche oder auch ein unterschiedlicher Kohlenstoffgehalt und dementsprechend jeweils die gleiche oder eine unterschiedlicher Härte vorliegen kann. Der nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich B vergleichsweise niedrigerer Härte läge dann zwischen diesen beiden unter den Deckflächen D1 , D2 befindlichen Randzonen R.
Es fällt auch in den Rahmen der Erfindung, wenn die beiden Deckflächen D1 , D2 des Schildes 1 der erfindungsgemäßen Sicherheitspanzerung nicht parallel, sondern leicht schräg zueinander verlaufen, wodurch unter Umständen eine verbesserte Geschossabwehr zu erzielen ist.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen 1 , 22 und 33 definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der genannten Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Inso fern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
Bezugszeichen
1 Schild
2 Auflage auf 1
B nicht aufgekohlter Bereich von 1 geringerer Härte
D Dicke von 1 d Dicke von 1 , Laufvariable im Diagramm
D1 Deckfläche von 1 , Beschussseite
D2 Deckfläche von 1 , D1 gegenüber liegend
E Einbettung in G
G Gefüge von 1 in R (auf D1)
M Matrix von G
R aufgekohlte Randzone von 1 höherer Härte t Tiefe von R

Claims

Patentansprüche
1. Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, umfassend ein Schild (1), welches aus einem legierten Stahl besteht, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt und durch eine thermochemische Behandlung in einer von mindestens einer Deckfläche (D1) des Schildes (1) ausgehenden Randzone (R) mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert ist, wobei der Stahl infolge einer nach der thermochemischen Behandlung durchgeführten thermischen Behandlung, wie einem Härten und/oder Anlassen, eine erhöhte Oberflächenhärte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in der Randzone (R) auf mindestens 0,5 Ma.-% Kohlenstoff angereichert ist und auf der Deckfläche (D1) bei Vorhandensein von Carbiden eine Mindesthärte von 55 HRC aufweist, wobei das Schild (D1) sowohl in der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone (R), als auch in einem nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (B) vergleichsweise geringerer Härte einen Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% aufweist.
2. Sicherheitspanzerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (1 ) von beiden Deckflächen (D1, D2) ausgehende, mit Kohlenstoff angereicherte Randzonen (R) vergleichsweise höherer Härte mit jeweils gleichem oder unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und jeweils gleicher oder unterschiedlicher Härte aufweist, die bei abfallendem Kohlenstoffgehalt in den zwischen den Randzonen liegenden nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (B) vergleichsweise niedrigerer Härte übergehen.
3. Sicherheitspanzerung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rch g e ke n n ze i c h n et , dass das Schild (1) in der/den Randzone(n) (R) zur Kohlenstoffanreicherung aufgekohlt, insbesondere überkohlt, ist.
4. Sicherheitspanzerung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rch g e ke n n ze i c h n et , dass das Schild (1) in der/den Randzone(n) (R) zur Kohlenstoffanreicherung carbonitriert ist.
5. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad u rch g e ken nze i ch n et , dass der Stahl ein niedrig- oder hochlegierter, Chrom, insbesondere Chrom gemeinsam mit Mangan und/oder Molybdän, enthaltender Stahl, wie 25 CrMo 4, 17 CrNiMo6, 13 CrMo 45, 16 MnCr 5 BP120 MnCrδ oder X 19 NiCrMo 4, ist.
6. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dad urch gekennzeich net, dass der Stahl ein niedriglegierter, vorwiegend Mangan enthaltender Stahl, wie 16 MnCr 5, 16 MnCr 5 BP, 16 MnCrS 5, 20 MnCr 5, 21 MnCr 5 oder 20 MnCrS 5, ist.
7. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Mangan im Stahl größer als etwa 0,8 Ma.-%, vorzugsweise größer als 1 ,0 Ma.-%, jedoch kleiner als etwa 2,5 Ma.-%, vorzugsweise kleiner als 2,0 Ma.-% ist, wobei der Gehalt an Mangan besonders bevorzugt im Bereich von 1,15 Ma.-% bis 1,30 Ma.-% liegt.
8. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Chrom im Stahl nicht größer ist als etwa 1,6 Ma.-% und vorzugsweise im Bereich von 1,15 Ma.- % bis 1,30 Ma.-% liegt.
9. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch geken nzeichnet, dass der Stahl folgende Werte der chemischen Schmelzanalyse aufweist: C - 0,17 bis 0,20 Ma.-%, Si - 0,20 bis 0,30 Ma.-%, Mn - 1,15 bis 1,30 Ma.-%, P - maximal 0,030 Ma.-%, S - maximal 0,030 Ma.-%, AI - 0,020 bis 0,050 Ma.-%, Cu - maximal 0,25 Ma.-%, Ni - maximal 0,25 Ma.-%, Cr - 1,15 bis 1,30 Ma.-%, Ti - 0,02 bis 0,05 Ma.-%, B - 0,0015 bis 0,004 Ma.-%.
10. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d ad u rch g eken nzei ch net , dass der Stahl ein hochlegierter, insbesondere Nickel enthaltender Stahl, wie X 19 NiCrMo 4, ist.
11. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in der/den Randzone(n) (R) auf mindestens 0,8 Ma.-%, insbesondere auf mehr als 1,1 Ma.-% bis zu 3,5 Ma.-%, mit Kohlenstoff angereichert ist.
12. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in der/den Randzone(n) eine Härte von mehr als 60 HRC, insbesondere im Bereich von 64 bis 67 HRC aufweist.
13. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d ad u rch g eken nzei ch n et, dass entsprechend einer jeweils ausgewählten Tiefe (t) der mit Kohlenstoff angereicherten Randzone(n) (R) nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behandelten Stahls höchstens etwa 50 % der Dicke (D) des Schilds (1) im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Stahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweisen und mindestens etwa 50 % der Dicke (D) des Schilds (1) eine höhere Härte aufweisen.
14. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d ad u rch g eke n n ze i ch n et, dass entsprechend einer jeweils ausgewählten Tiefe (t) der mit Kohlenstoff angereicherten Randzonen (R) nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behandelten Stahls höchstens etwa 1/3 der Dicke (D) des Schilds (1) im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Stahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweist und mindestens etwa 2/3 der Dicke (D) des Schilds (1) eine höhere Härte aufweisen.
15. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mit Kohlenstoff angereicherte(n) Randzone(n) (R) eine Matrix (M) aus einem Gefüge (G) umfaßt, welche Martensit sowie einen geringen Anteil Restaustenit und/oder Zwischenstufengefüge, wie Bainit, enthält.
16. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mit Kohlenstoff angereicherte(n) Randzone(n) (R) als Carbide, insbesondere sekundär gebildete, Eisen- und gegebenenfalls Sondercarbide, wie Mischcarbide des Chroms und/oder Molybdäns, sowie -nitride enthält/enthalten.
17. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (1) plattenförmig, d.h. mit mindestens zwei, insbesondere im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, Deckflächen (D1, D2), die im Vergleich zu vorhandenen Kantenflächen eine größere Abmessung aufweisen, ausgebildet ist.
18. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (1 ) eine Mindestdicke (D) von etwa 3,0 mm aufweist.
19. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (1 ) eine maximale Dicke (D) im Bereich von etwa 10,0 mm bis 25,0 mm aufweist.
20. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (1) im Bereich der Deckflächen (D1 , D2) nur partiell thermochemisch behandelt ist.
21. Sicherheitspanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schild (1) mit einer, insbesondere hochfesten, schlagzähen, reißfesten, chemisch beständigen flammwidrigen und/oder selbstlöschenden, Auflage (2), wie einem aus Para- Aramid-Fasern bestehenden Schutzgewebe, verbunden ist.
22. Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, wobei ein Schild (1), welches aus einem legierten Stahl besteht, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff aufweist und durch eine thermochemische Behandlung in einer von mindestens einer Deckfläche (D1) des Schildes (1) ausgehenden Randzone (R) mit festig- keitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert und einer nachfolgenden thermischen Behandlung, wie einem Härten und/oder Anlassen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahl einem Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% aufweist und auf mindestens 0,5 Ma.-% Kohlenstoff in der Randzone (R) angereichert wird und dass durch die nachfolgende thermische Behandlung unter Carbidbildung auf der Deckfläche (D1) eine Min- desthärte von 55 HRC eingestellt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Behandlung als eine Aufkohlung bei einer Temperatur im Bereich zwischen 9000C und 1040 0C und mit einer Behandlungsdauer im Bereich von 30 bis 720 Minuten, insbesondere mit einem gasförmigen Medium, wie in einer mit Propan angereicherten Endogasatmosphäre oder im Niederdruck mit Äthin, durchgeführt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Behandlung als eine Carbonitrierung durchgeführt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (D1 ) von zwei Deckflächen (D1, D2) ausgehend in Randzonen (R) mit Kohlenstoff angereichert wird, wobei diese Randzonen (R) vergleichsweise höherer Härte mit jeweils gleichem oder unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und jeweils gleicher oder unterschiedlicher Härte ausgebildet werden und bei abfallendem Kohlenstoffgehalt in einen zwischen den Randzonen (R) liegenden nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (B) vergleichsweise niedrigerer Härte übergehen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl, gegebenenfalls durch mehrmalige Wiederholung der thermochemischen Behandlung, in der/den Randzone(n) (R) auf mindestens 0,8 Ma.-%, insbesondere auf mehr als 1,1 Ma.-% bis zu 3,5 Ma.-%, mit Kohlenstoff angereichert wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das die nachfolgende thermische Behandlung eine Austenitisierung, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von 8000C bis 8800C, mit nachfolgender Abschreckung, insbesondere durch Öl, umfaßt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckung in einer Quette, d.h. unter Formzwang und Druckbeaufschlagung, erfolgt.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Austenitisierung und die nachfolgende Abschreckung als Doppelhärtung durchgeführt wird, wobei in einem ersten Härtungsvorgang die Austenitisierungstemperatur auf den nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) des Stahls und in einem zweiten Härtungsvorgang, die Austenitisierungstemperatur auf den mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) des Stahls abgestimmt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Austenitisierung und die nachfolgende Abschreckung eine Härte von etwa 60 bis 67 HRC auf der/den Deckfläche(n) (D1 , D2) des Schilds (1 ) eingestellt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende thermische Behandlung ein Anlassen, insbesondere mit einer Anlaßzeit im Bereich von bis zu 3 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von bis zu 3000C, umfaßt.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass durch das Anlassen eine Härte von etwa 35 bis 47 HRC im nicht oder nur wenig aufgekohlten Bereich (B) des Schilds (1 ) eingestellt wird.
33. Ven/vendung eines legierten Stahls, der einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt und durch eine thermochemische Behandlung in einer Randzone (R) mit festigkeitserhöhenden Elementen, wie Kohlenstoff und/oder Stickstoff, angereichert ist, als Werkstoff zur Herstellung einer Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl einen Gehalt an Silicium von maximal 0,4 Ma.-% aufweist.
34. Verwendung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Anreicherung eingestellte Kohlenstoffgehalt in der Randzone (R) mindestens 0,5 Ma.-% Kohlenstoff beträgt.
35. Verwendung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Anreicherung eingestellte Kohlenstoffgehalt in der Randzone (R) eine übereutektoidische Konzentration, insbesondere eine Konzentration von 1,1 Ma.-% bis 3,5 Ma.-%, aufweist.
36. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, d a d u rch g e ken nzei ch n et , dass der Stahl ein niedrig- oder hochlegierter, Chrom, insbesondere Chrom gemeinsam mit Mangan und/oder Molybdän, enthaltender Stahl, wie 25 CrMo 4, 17 CrNiMoδ, 13 CrMo 45, 16 MnCr 5 BP, 20 MnCrδ oder X 19 NiCrMo 4, ist.
37. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dad urch gekennzeichnet, dass der Stahl ein niedriglegierter, vorwiegend Mangan enthaltender Stahl, wie 16 MnCr 5, 16 MnCr 5 BP, 16 MnCrS 5, 20 MnCr 5, 21 MnCr 5, 20 MnCrS 5, ist.
38. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Mangan im Stahl größer als etwa 0,8 Ma.-%, vorzugsweise größer als 1,0 Ma.-%, jedoch kleiner als etwa 2,5 Ma.-%, vorzugsweise kleiner als 2,0 Ma.-%, ist, wobei der Gehalt an Mangan besonders bevorzugt im Bereich von 1,15 Ma.-% bis 1,30 Ma.-% liegt.
39. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Chrom im Stahl nicht größer ist als etwa 1,6 Ma.-% und vorzugsweise im Bereich von 1,15 Ma.- % bis 1 ,30 Ma.-% liegt.
40. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl folgende Werte der chemischen Schmelzanalyse aufweist: C - 0,17 bis 0,20 Ma.-%, Si - 0,20 bis 0,30 Ma.-%, Mn - 1,15 bis 1,30 Ma.-%, P - maximal 0,030 Ma.-%, S - maximal 0,030 Ma.-%, AI - 0,020 bis 0,050 Ma.-%, Cu - maximal 0,25 Ma.-%, Ni - maximal 0,25 Ma.-%, Cr - 1,15 bis 1,30 Ma.-%, Ti - 0,02 - 0,05 Ma.-%, B - 0,0015 bis 0,004 Ma.-%.
41. Verwendung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, d ad u rch g eken nze i ch n et , dass der Stahl ein hochlegierter, insbesondere Nickel enthaltender Stahl, wie X 19 NiCrMo 4, ist.
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