一種抗拉強(qiáng)度2000MPa級(jí)的防彈鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼材料及其制造方法，尤其涉及一種防彈鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國內(nèi)外反恐形勢嚴(yán)峻，對(duì)于具有防彈性能的裝甲車輛的需求逐年增加。另外， 對(duì)于更高防彈級(jí)別要求的裝甲鋼板需求也隨之增加。除此之外，在日常生活中，有些鋼板還 需要被制造成具有防彈、防射擊功能的防彈門，防彈頭盔，防彈衣，防彈盾牌，或者用于制成 銀行柜臺(tái)，機(jī)要保險(xiǎn)柜，防暴車，防彈運(yùn)鈔車，潛艇，登陸艇，緝私艇，直升機(jī)等裝置的防彈部 件。
[0003][0004][0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種抗拉強(qiáng)度2000MPa級(jí)且布氏硬度600級(jí)的防彈鋼板具 有較高的抗拉強(qiáng)度和布氏硬度。另外，該防彈鋼板還具備良好的耐大氣腐蝕性能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種抗拉強(qiáng)度2000MPa級(jí)且布氏硬度600級(jí)的 防彈鋼板，其化學(xué)元素質(zhì)量百分配比為：
[0008] C:0? 35 ~0? 45% ;
[0009] Si:0? 80 ~1. 60% ;
[0010] Mn:0.3 ~1.0%;
[0011] Al:0. 02 ~0. 06% ;
[0012] Ni:0.3 ~1.2%;
[0013] Cr:0? 30 ~1. 00% ;
[0014] Mo:0? 20 ~0? 80% ;
[0015] Cu:0? 20 ~0? 60% ;
[0016] Ti:0? 01 ~0? 05% ;
[0017] B:0? 001 ~0? 003% ;
[0018] 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0019] 本發(fā)明所述的抗拉強(qiáng)度2000MPa級(jí)且布氏硬度600級(jí)的防彈鋼板中的各化學(xué)元素 的設(shè)計(jì)原理為：
[0020] 碳：C在鋼中起到固溶強(qiáng)化的作用，它對(duì)提升鋼的強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大，并且C也是成 本最低的強(qiáng)化元素。為了達(dá)到一定的硬度級(jí)別，鋼中需要含有較高含量的C。然而，C含量 太高的話，對(duì)鋼板的焊接性能和韌性均不利?？紤]到鋼板的強(qiáng)韌性匹配性，本發(fā)明所述的防 彈鋼板中的C含量應(yīng)控制為0. 35-0. 45%。
[0021] 硅：Si是脫氧元素。另外，Si還能夠溶于鐵素體，從而起到固溶強(qiáng)化的作用，進(jìn)而 顯著地提高鋼板的強(qiáng)度和硬度。Si所起到的固溶強(qiáng)化的作用僅次于碳、氮、磷，而超過其他 合金元素。為了充分利用Si的固溶強(qiáng)化作用，通常Si的含量不低于0.6%。對(duì)于本發(fā)明所 述的防彈鋼板來說，Si含量需要控制在0. 8~1. 60%的范圍之間，以起到固溶強(qiáng)化的作用。
[0022] 錳：Mn可以降低臨界冷卻速度，大大提高淬透性。同時(shí)，Mn對(duì)鋼板具有固溶強(qiáng)化作 用。若Mn含量太高，會(huì)使得馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度下降太多，導(dǎo)致室溫殘余奧氏體增加，由此不 利于鋼板的強(qiáng)度增加。另外，在鑄坯中心偏析部位生成粗大的MnS，也會(huì)使得板厚中心的韌 性降低?；诒景l(fā)明的技術(shù)方案，該防彈鋼板中的Mn含量需要設(shè)定為0. 30~1. 00%。
[0023] 鋁：Al也是作為脫氧元素。Al可以與氮形成細(xì)小難溶的AlN顆粒，細(xì)化鋼板的顯 微組織。另外，Al元素還能抑制BN的生成，令B以固溶狀態(tài)存在，從而保證鋼板的淬透性。 當(dāng)Al元素含量過高時(shí)，就會(huì)在鋼中生成粗大的氧化鋁夾雜物。鑒于此，本發(fā)明所述的防彈 鋼板中的Al含量應(yīng)當(dāng)為0.02~0.06%。
[0024] 鎳：Ni在鋼中只溶于基體相鐵素體和奧氏體，且不形成碳化物。Ni的奧氏體穩(wěn)定 化作用非常強(qiáng)，還是保證鋼板高韌性的主要元素。綜合考慮Ni元素在本發(fā)明的防彈鋼板中 所起作用及合金元素添加成本因素，Ni的含量應(yīng)當(dāng)被設(shè)定在0. 3~I. 2%范圍之間。
[0025] 鉻：Cr不僅是縮小奧氏體相區(qū)的元素，也可溶于鐵素體。Cr可以提高奧氏體的穩(wěn) 定性，使得C曲線右移，由此降低臨界冷卻速度，以提高鋼的淬透性。在本發(fā)明所述的防彈 鋼板中，Cr含量應(yīng)當(dāng)控制為0.30~1.00%。
[0026] 鉬：Mo在鋼中存在于固溶體相中，故而，添加鉬元素使鋼板具有固溶強(qiáng)化的作用， 從而起到提高鋼的硬度和強(qiáng)度的作用。本發(fā)明的防彈鋼板中的Mo元素含量設(shè)定為0. 20~ 0? 80%〇
[0027] 銅：Cu在鋼中主要以固溶態(tài)形式存在，起到固溶強(qiáng)化的作用。與此同時(shí)，在本發(fā)明 的防彈鋼板中加入〇. 20~0. 60%的Cu，也可以顯著地提高鋼板的抗大氣腐蝕能力。
[0028] 鈦：Ti會(huì)與鋼中的C、N形成碳化鈦、氮化鈦或碳氮化鈦，在鋼坯加熱乳制階段，可 以起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用，從而提高鋼板的強(qiáng)度和韌性。然而，過多的Ti會(huì)形成較多 粗大的氮化鈦，對(duì)鋼板的強(qiáng)度和韌性均會(huì)產(chǎn)生不利影響。為此，本發(fā)明所述的防彈鋼板中Ti 的含量需要控制為〇. 01~〇. 05%。
[0029] 硼：較少量地添加B就能夠顯著地增加鋼的淬透性，比較容易地獲得馬氏體組織。 對(duì)于本發(fā)明的防彈鋼板來說，B元素不宜添加得過多，其原因在于：B與晶界之間具有較強(qiáng) 的結(jié)合力，容易偏聚到晶界處，從而影響鋼板的性能。為此，對(duì)于本發(fā)明的防彈鋼板而言，加 入0. 001~0. 003%的B既能夠提升鋼板的淬透性，又能夠獲得相應(yīng)的馬氏體微觀組織。
[0030] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的防彈鋼板的微觀組織為回火馬氏體+極少量殘余奧氏 體?；鼗瘃R氏體是由過飽和度稍低的馬氏體和極細(xì)小的e-碳化物組成的。
[0031] 更進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的防彈鋼板中，上述殘余奧氏體的組織比例低于1%。
[0032] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的防彈鋼板中，不可避免的雜質(zhì)中的P< 0. 010 %， S< 0. 005%。對(duì)于本技術(shù)方案來說，不可避免的雜質(zhì)主要是S和P。
[0033] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的防彈鋼板的厚度為6-22_。
[0034] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種防彈鋼板的制造方法。通過該制造方法所獲得的 防彈鋼板具有較高的抗拉強(qiáng)度和較大的布氏硬度，其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到2000MPa級(jí)，并且 其布氏硬度可以達(dá)到600級(jí)。此外，由該制造方法獲得的防彈鋼板還具備優(yōu)良的耐大氣腐 蝕性能。
[0035] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所公開的防彈鋼板的制造方法，其依次包括步驟： (1)冶煉和澆鑄；(2)加熱；（3)乳制；(4)冷卻；（5)淬火；(6)低溫回火。
[0036] 進(jìn)一步地，在上述防彈鋼板的制造方法的步驟（2)中，加熱溫度為1130_1250°C， 加熱時(shí)間為120-180min。
[0037] 更進(jìn)一步地，在上述防彈鋼板的制造方法的步驟⑶中，控制終乳溫度為 950-1050°C，以降低乳制階段的變形抗力。
[0038] 進(jìn)一步地，在上述防彈鋼板的制造方法的步驟（4)中，冷卻方式為空冷。
[0039] 進(jìn)一步地，在上述防彈鋼板的制造方法的步驟（5)中，淬火溫度為880_930°C，保 溫時(shí)間為板厚X(2~3)min/mm，以確保鋼板進(jìn)入奧氏體化區(qū)域內(nèi)。
[0040] 更進(jìn)一步地，在上述防彈鋼板的制造方法的步驟（6)中，回火溫度為180-220°c，