专利名称：一种防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属热处理工艺领域，特别适用于防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺。
背景技术：
通常，防弹钢质头盔是采用球化退火后的防弹钢板进行冲压完成最终形状。头盔的在冲压过程的破损率以及头盔顶部减薄的程度都是由钢板的球化退火程度来决定的。球化退火工艺是消除由于热加工和随后冷却而产生的各种应力和不良组织，降低硬度，提高塑性，同时提高冲压成材率和头盔顶部减薄率。
现有技术中，对于深冲钢板传统工艺通常采用在Ac1线附近保温一段时间，通过温度在Ac1线上下变化，保温温度在715℃左右，保温时间60小时，这样退火温度高，使碳化物变粗，钢中易形成形状不规则的二次碳化物沿奥氏体晶界析出，数量较少，且分布不均匀。导致钢的整体塑性、韧性有所降低，从而使得头盔的冲压破损率增加并且头顶部减薄率升高，影响了产品的成材率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺，通过该工艺使防弹头盔用钢板具有良好的塑性和韧性，保证了机加工性能优良，从而降低了头盔冲压破损率和头顶部减薄率。
根据上述目的，本发明采用如下解决方案防弹头盔用深冲钢板的具体化学成分(重量％)为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％，余为Fe。
针对采用上述化学成分的防弹头盔用深冲钢板进行球化退火处理工艺，该工艺的具体步骤如下(1)在Ac1以下10-50℃范围内进行保温2-10小时，保温温度为650-690℃；保证原始组织析出细小并且分布均匀的碳化物形核，其易于后期球化；(2)在Ac1与Ac3范围内保温2-10小时，保温温度为720-760℃，稍高于Ac1；此时因奥氏体温度接近Ac1，晶粒易细化，浓度又不均匀，易形成大量未溶解的碳化物作为质点，从而得到球化的碳化物；(3)在Ac1以下10-70℃较长时间保温10-30小时，保温温度为630-690℃，使奥氏体组织充分转变为铁素体和球化的碳化物。
球化退火工艺第一阶段的作用及温度范围选择依据如下在Ac1以下10-50℃范围内进行保温2-10小时，保温温度650-690℃，促使钢中能有较多的细小弥散的二次碳化物析出，且分布均匀；球化退火工艺第二阶段的作用及其温度选择依据如下在Ac1与Ac3范围内保温2-10小时，保温温度为720-760℃，稍高于Ac1，在高温段保温，完成亚共析奥氏体转变，消除在原热加工过程中产生的缺陷。这样，保证钢的均匀性，为下一步球状碳化物的充分析出做出了必要准备。
球化退火工艺第三阶段的作用及其温度选择依据如下在Ac1以下10-70℃较长时间保温10-30小时，保温温度630-690℃，使更多的二次碳化物均匀形核。其上限温度应保证碳化物能均匀形核，以便钢中能有较多的球化碳化物析出，且分布均匀。
本发明与现有技术相比经过球化退火的钢板具有良好的塑性和韧性，保证了机加工性能优良，从而降低了头盔冲压破损率和头顶部减薄率的优点。具体如下球化退火处理时间的缩短或不增加，改善了钢的退火组织和力学性能，使钢中析出的碳化物充分完全地从奥氏体中析出，并均匀分布，有效地提高了钢的塑性，明显降低了头盔冲压破损率和头顶部减薄率。其中，头盔冲压破损率为1-3％，头顶部减薄率为5-7％，延伸率A5％≥28％。
附图1采用本发明工艺制备实施例1深冲钢板的金相组织扫描电镜照片(倍数500×)。
附图2采用本发明工艺制备实施例2的深冲钢板的金相组织扫描电镜照片(倍数500×)。
附图3采用本发明工艺制备实施例3的深冲钢板的金相组织扫描电镜照片(倍数500×)。
附图4采用传统工艺方法制备对比例4的深冲钢板的金相组织扫描电镜照片(倍数500×)。
附图5采用传统工艺用方法制备对比例5的深冲钢板的金相组织扫描电镜照片(倍数500×)。
具体实施例方式
针对常用的3批防弹头盔用厚3.0mm的深冲钢板，采用本发明工艺对以上3批深冲钢板进行球化退火处理，得出批号为1、2、3#的本发明实施例，针对化学成分为2#的深冲钢板利用传统工艺得出批号为4、5#的现有技术对比例。防弹头盔用深冲钢板具体的化学成分(重量％)列于表1，本发明工艺和传统工艺的具体工艺步骤和工艺参数列于表2，3批采用本发明工艺和2批采用传统工艺后制备的防弹头盔用深冲钢板的力学性能对比结果列于表3。
从图1-5可以看出新工艺钢板的球化组织明显改善，经本发明的球化退火工艺处理后的合金组织中，其二次碳化物数量多，且弥散和分布均匀，经传统退火工艺处理后的合金组织中，其二次碳化物数量明显少于本发明。从表2和3中可以看到新工艺的采用，使球化退火处理时间缩短或不增加，并且有效地提高了钢板的球化退火质量，保证了较高的硬度同时又具有良好的塑性和韧性，保证了机加工性能优良，从而明显降低了头盔冲压破损率和减薄率的优点。
表1 本发明防弹头盔用深冲钢板的具体化学成分表(wt％)
表2 本发明球化退火工艺与传统球化退火工艺的具体工艺步骤和工艺参数对比表
表3 采用本发明球化退火工艺与传统球化退火工艺后制备的防弹头盔用深冲钢板力学性能对比表
权利要求
1.一种防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺，其特征在于该工艺的具体步骤如下(1)首先在Ac1以下10-50℃范围内进行保温2-10小时，保温温度为650-690℃；(2)然后在Ac1与Ac3范围内保温2-10小时，保温温度为720-760℃，稍高于Ac1；(3)最后在Ac1以下10-70℃较长时间保温10-30小时，保温温度为630-690℃，使奥氏体组织充分转变为铁素体和球化的碳化物。
全文摘要
本发明属于金属热处理工艺领域，特别适用于防弹头盔用深冲钢板的球化退火处理工艺。该工艺的具体步骤如下首先在Ac1以下10－50℃范围内进行保温2－10小时，保温温度为650－690℃；然后在Ac1与Ac3范围内保温2－10小时，保温温度为720－760℃，稍高于Ac1；最后在Ac1以下10－70℃较长时间保温10－30小时，保温温度为630－690℃，使奥氏体组织充分转变为铁素体和球化的碳化物。本发明与现有技术相比经过球化退火的钢板具有良好的塑性和韧性，保证了机加工性能优良，从而降低了头盔冲压破损率和头顶部减薄率的优点。
文档编号C21D1/26GK1814822SQ20061005753
公开日2006年8月9日 申请日期2006年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者董瀚, 时捷, 王琪 申请人:钢铁研究总院