專利名稱：一種防彈頭盔用深沖鋼板的球化退火處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬熱處理工藝領(lǐng)域，特別適用于防彈頭盔用深沖鋼板的球化退火處理工藝。
背景技術(shù)：
通常，防彈鋼質(zhì)頭盔是采用球化退火后的防彈鋼板進(jìn)行沖壓完成最終形狀。頭盔的在沖壓過程的破損率以及頭盔頂部減薄的程度都是由鋼板的球化退火程度來決定的。球化退火工藝是消除由于熱加工和隨后冷卻而產(chǎn)生的各種應(yīng)力和不良組織，降低硬度，提高塑性，同時(shí)提高沖壓成材率和頭盔頂部減薄率。
現(xiàn)有技術(shù)中，對于深沖鋼板傳統(tǒng)工藝通常采用在Ac1線附近保溫一段時(shí)間，通過溫度在Ac1線上下變化，保溫溫度在715℃左右，保溫時(shí)間60小時(shí)，這樣退火溫度高，使碳化物變粗，鋼中易形成形狀不規(guī)則的二次碳化物沿奧氏體晶界析出，數(shù)量較少，且分布不均勻。導(dǎo)致鋼的整體塑性、韌性有所降低，從而使得頭盔的沖壓破損率增加并且頭頂部減薄率升高，影響了產(chǎn)品的成材率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種防彈頭盔用深沖鋼板的球化退火處理工藝，通過該工藝使防彈頭盔用鋼板具有良好的塑性和韌性，保證了機(jī)加工性能優(yōu)良，從而降低了頭盔沖壓破損率和頭頂部減薄率。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明采用如下解決方案防彈頭盔用深沖鋼板的具體化學(xué)成分(重量％)為C0.38-0.45％，Si0.1-1.8％，Mn 0.1-1.4％，P≤0.015％，S≤0.012％，Cr0.8-1.5％，Ni0.8-2.0％，Mo0.2-0.6％，余為Fe。
針對采用上述化學(xué)成分的防彈頭盔用深沖鋼板進(jìn)行球化退火處理工藝，該工藝的具體步驟如下(1)在Ac1以下10-50℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫2-10小時(shí)，保溫溫度為650-690℃；保證原始組織析出細(xì)小并且分布均勻的碳化物形核，其易于后期球化；(2)在Ac1與Ac3范圍內(nèi)保溫2-10小時(shí)，保溫溫度為720-760℃，稍高于Ac1；此時(shí)因奧氏體溫度接近Ac1，晶粒易細(xì)化，濃度又不均勻，易形成大量未溶解的碳化物作為質(zhì)點(diǎn)，從而得到球化的碳化物；(3)在Ac1以下10-70℃較長時(shí)間保溫10-30小時(shí)，保溫溫度為630-690℃，使奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和球化的碳化物。
球化退火工藝第一階段的作用及溫度范圍選擇依據(jù)如下在Ac1以下10-50℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫2-10小時(shí)，保溫溫度650-690℃，促使鋼中能有較多的細(xì)小彌散的二次碳化物析出，且分布均勻；球化退火工藝第二階段的作用及其溫度選擇依據(jù)如下在Ac1與Ac3范圍內(nèi)保溫2-10小時(shí)，保溫溫度為720-760℃，稍高于Ac1，在高溫段保溫，完成亞共析奧氏體轉(zhuǎn)變，消除在原熱加工過程中產(chǎn)生的缺陷。這樣，保證鋼的均勻性，為下一步球狀碳化物的充分析出做出了必要準(zhǔn)備。
球化退火工藝第三階段的作用及其溫度選擇依據(jù)如下在Ac1以下10-70℃較長時(shí)間保溫10-30小時(shí)，保溫溫度630-690℃，使更多的二次碳化物均勻形核。其上限溫度應(yīng)保證碳化物能均勻形核，以便鋼中能有較多的球化碳化物析出，且分布均勻。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比經(jīng)過球化退火的鋼板具有良好的塑性和韌性，保證了機(jī)加工性能優(yōu)良，從而降低了頭盔沖壓破損率和頭頂部減薄率的優(yōu)點(diǎn)。具體如下球化退火處理時(shí)間的縮短或不增加，改善了鋼的退火組織和力學(xué)性能，使鋼中析出的碳化物充分完全地從奧氏體中析出，并均勻分布，有效地提高了鋼的塑性，明顯降低了頭盔沖壓破損率和頭頂部減薄率。其中，頭盔沖壓破損率為1-3％，頭頂部減薄率為5-7％，延伸率A5％≥28％。


附圖1采用本發(fā)明工藝制備實(shí)施例1深沖鋼板的金相組織掃描電鏡照片(倍數(shù)500×)。
附圖2采用本發(fā)明工藝制備實(shí)施例2的深沖鋼板的金相組織掃描電鏡照片(倍數(shù)500×)。
附圖3采用本發(fā)明工藝制備實(shí)施例3的深沖鋼板的金相組織掃描電鏡照片(倍數(shù)500×)。
附圖4采用傳統(tǒng)工藝方法制備對比例4的深沖鋼板的金相組織掃描電鏡照片(倍數(shù)500×)。
附圖5采用傳統(tǒng)工藝用方法制備對比例5的深沖鋼板的金相組織掃描電鏡照片(倍數(shù)500×)。
具體實(shí)施例方式
針對常用的3批防彈頭盔用厚3.0mm的深沖鋼板，采用本發(fā)明工藝對以上3批深沖鋼板進(jìn)行球化退火處理，得出批號為1、2、3#的本發(fā)明實(shí)施例，針對化學(xué)成分為2#的深沖鋼板利用傳統(tǒng)工藝得出批號為4、5#的現(xiàn)有技術(shù)對比例。防彈頭盔用深沖鋼板具體的化學(xué)成分(重量％)列于表1，本發(fā)明工藝和傳統(tǒng)工藝的具體工藝步驟和工藝參數(shù)列于表2，3批采用本發(fā)明工藝和2批采用傳統(tǒng)工藝后制備的防彈頭盔用深沖鋼板的力學(xué)性能對比結(jié)果列于表3。
從圖1-5可以看出新工藝鋼板的球化組織明顯改善，經(jīng)本發(fā)明的球化退火工藝處理后的合金組織中，其二次碳化物數(shù)量多，且彌散和分布均勻，經(jīng)傳統(tǒng)退火工藝處理后的合金組織中，其二次碳化物數(shù)量明顯少于本發(fā)明。從表2和3中可以看到新工藝的采用，使球化退火處理時(shí)間縮短或不增加，并且有效地提高了鋼板的球化退火質(zhì)量，保證了較高的硬度同時(shí)又具有良好的塑性和韌性，保證了機(jī)加工性能優(yōu)良，從而明顯降低了頭盔沖壓破損率和減薄率的優(yōu)點(diǎn)。
表1 本發(fā)明防彈頭盔用深沖鋼板的具體化學(xué)成分表(wt％)

表2 本發(fā)明球化退火工藝與傳統(tǒng)球化退火工藝的具體工藝步驟和工藝參數(shù)對比表

表3 采用本發(fā)明球化退火工藝與傳統(tǒng)球化退火工藝后制備的防彈頭盔用深沖鋼板力學(xué)性能對比表

權(quán)利要求
1.一種防彈頭盔用深沖鋼板的球化退火處理工藝，其特征在于該工藝的具體步驟如下(1)首先在Ac1以下10-50℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫2-10小時(shí)，保溫溫度為650-690℃；(2)然后在Ac1與Ac3范圍內(nèi)保溫2-10小時(shí)，保溫溫度為720-760℃，稍高于Ac1；(3)最后在Ac1以下10-70℃較長時(shí)間保溫10-30小時(shí)，保溫溫度為630-690℃，使奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和球化的碳化物。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬熱處理工藝領(lǐng)域，特別適用于防彈頭盔用深沖鋼板的球化退火處理工藝。該工藝的具體步驟如下首先在Ac1以下10－50℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫2－10小時(shí)，保溫溫度為650－690℃；然后在Ac1與Ac3范圍內(nèi)保溫2－10小時(shí)，保溫溫度為720－760℃，稍高于Ac1；最后在Ac1以下10－70℃較長時(shí)間保溫10－30小時(shí)，保溫溫度為630－690℃，使奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和球化的碳化物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比經(jīng)過球化退火的鋼板具有良好的塑性和韌性，保證了機(jī)加工性能優(yōu)良，從而降低了頭盔沖壓破損率和頭頂部減薄率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21D1/26GK1814822SQ20061005753
公開日2006年8月9日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者董瀚, 時(shí)捷, 王琪 申請人:鋼鐵研究總院