способ термомеханической обработки листовой броневой стали

Формула изобретения

1. Способ термомеханической обработки листовой броневой стали, включающий прокатку при температуре ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры ферритного превращения стали, закалку, отличающийся тем, что закалку листа производят непосредственно после прокатки с температуры охлаждения листа не ниже температуры ферритного превращения стали.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закалку листа производят в заневоленном состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения высокопрочного листового проката сталей, использующихся в качестве брони для защиты от высокоскоростных поражающих элементов.

Известно большое количество горячекатаных среднелегированных среднеуглеродистых сталей, использующихся в качестве брони для защиты от пуль, легких снарядов и осколков.

Известен способ изготовления стальных бронеэлементов для средств индивидуальной защиты, включающий прокатку листовой стали в интервале температур А_с3 -100° до А _r3 +50°C (патент РФ № 2015491 от 30.06.1994).

При произвольном выборе температуры горячей прокатки в плоскости листа, как правило, формируется кристаллографическая текстура (001) <hkl>. Для данной кристаллографической текстуры значение модуля Юнга, которое является определяющей характеристикой сопротивления внедрению индентора (пуль и снарядов) в броню, составляет всего 130 ГПа, что почти в два раза ниже, чем для изотропной нетекстурированной поликристаллической стали (210 ГПа). При формировании оптимальной текстуры (111) <hkl> модуль Юнга в плоскости листа может достигать 280 ГПа.

Таким образом, недостатком традиционных температурных режимов прокатки является формирование в стальном листе кристаллографической текстуры с низким значением сопротивления внедрению поражающих элементов, что приводит к низкой баллистической стойкости стали.

Наиболее близким аналогом выбранный авторами в качестве прототипа (патент РФ № 2228959 от 20.05.2004 г.) состоит в том, что температуру прокатки выбирают ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры начала ферритного превращения, он содержит наибольшее количество сходных признаков по сравнению с заявленным изобретением.

Способ горячей прокатки, предложенный в прототипе, способствует формированию оптимальной кристаллографической текстуры в плоскости листа.

Недостатком прототипа является низкая интенсивность оптимальной текстуры (111) <hkl>, а при последующем нагреве под закалку оптимальная текстура (111) <hld> может быть вообще разрушена. Снижение остроты оптимальной текстуры или ее разрушение снижает значение модуля Юнга, следовательно и сопротивление внедрению инденторов в броню.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является оптимизация способа горячей прокатки листовой броневой стали, позволяющая повысить баллистическую стойкость за счет подавления нежелательной кристаллографической текстуры.

Для достижения технического результата способ термомеханической обработки листовой броневой стали включает прокатку при температуре ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры ферритного превращения стали и охлаждение листа непосредственно после прокатки с температуры не ниже температуры ферритного превращения стали.

Термомеханическая обработка, предлагаемая в данном изобретении, полностью исключает необходимость повторного нагрева под закалку, что, в свою очередь, гарантирует сохранение оптимальной текстуры (111) <hkl> в плоскости листа. При этом температура прокатки выбирается ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры ферритного превращения с учетом того, что листовая броня должна быть помещена в закалочную среду до ее охлаждения не ниже температуры ферритного превращения. Предлагаемый способ термомеханической обработки позволяет исключить охрупчивание стали при сохранении оптимальной кристаллографической текстуры (111) <hkl> и достижени высокого уровня бронестойкости.

В связи с тем, что предлагаемый способ термомеханической обработки стальной листовой брони не допускает межоперационного формоизменения листа после прокатки, а также в связи с недостаточностью времени для правки и рихтовки, закалка брони может производиться в штампе или оправке в заневоленном состоянии. Это позволяет получить броню с заданными требованиями по плоскостности, по форме или по радиусам изгиба.

Способ термомеханической обработки листовой броневой стали был опробован на стали СПС 43 (патент РФ № 2123062 от 10.12.98 г.) в условиях завода ЗАО «НПО Специальных материалов» с положительным результатом.

Сталь марки СПС-43 поставляется по ТУ 0902-005-31041642-95 и содержит 0,41% углерода, 0,46% марганца, 1,32% кремния, 0,98% хрома, 1,01% никеля, 0,38% молибдена, 0,011% фосфора и 0,007% серы. Температуры плавления данной стали составляют: температура ликвидус 1485°С; температура солидус 1440°С. Температуры превращений (критические точки): A₁=720°С, А ₃=840°С. Температура начала превращения аустенита в феррит А_r3=770°С, температура рекристаллизации аустенита Т_P=980°С. Горячую прокатку данной стали проводили при температуре 940-820°С, степень деформации составляла 25%. Структура после прокатки листа представляла собой мартенсит с небольшим количеством остаточного аустенита. Механические свойства после отпуска при температуре 220°С составляли: предел прочности 2030 МПа, предел текучести 1750 МПа, относительное удлинение 9,5%, ударная вязкость 110 Дж/см², твердость HRC 54-56. Модуль нормальной упругости (Юнга) составил 240 ГПа. Баллистические испытания листов показали повышение служебных свойств на 12-15%.