一种高抗弹性装甲用钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高抗弹性装甲用钢板及其制造方法，属于钢铁冶炼技术领域。 技术背景
[0002] 由于装甲钢在合金选用、机械加工、焊接成本、工业化制造循环利用、多重攻击防 护性、制造难易程度方面具有优越性，装甲防弹钢在军事上得到广泛应用。在民用领域，装 甲钢可用来制造民用车辆护罩和防护爆炸特性的外壳，硬质防弹衣、公安防爆车辆、运钞车 辆的制造等等，因此高性能装甲防弹钢在民用领域应用前景广阔。
[0003] 装甲钢板要求具有高硬度、高屈服强度、高抗拉强度和一定的延伸率与韧性指标。 高硬度钢用于破坏射弹，以保证在标准弹道测试中具有抗穿透性；良好的低温韧性用于防 止装甲破裂、破碎或剥落。目前装甲钢成分设计方面通常的做法是采用增加碳含量的方式， 通过C、Mn、Cr、Mo的配合提高钢的淬透性以获得高硬度的板条马氏体。如：中国专利文献 CN101586216A(【申请号】200910016600. 6)公开了一种超高强韧贝氏体钢及其制造方法， 采用电渣连铸重熔方式生产，通过提高C(0. 4-1.5%)、Si(0.8-2. 0%)、Mn(l. 5-2. 0%)、 A1(0. 05-2. 0% )、N(0. 008-0. 020% )含量，降低合金用量，调整成分控制残余奥氏体含量， 得到贝氏体钢。
[0004] 如：中国专利文献CN101624681A(【申请号】200910063579. 5)公开了一种超高 强度贝氏体装甲用钢及其制造方法，该专利成分设计采用更高的c(0. 70-1. 10% )、高 Si(1.20-1.80% )、高Mn(1.60-2.20% )、高Al(0.05-1.20% )、添加Co(0.05-0.50% )，工 艺上采用奥氏体化处理后在200-500°C、强磁场的条件下回火，得到超高强度贝氏体装甲用 钢。
[0005] 又如：中国专利文献CN1102671A(【申请号】00136243. 7)公开了一种高性能 抗冲击钢，该专利提供的优良深冲性能的抗冲击钢成分设计采用高c(0. 3-0.6% )、高 Ni(l. 0-4. 0% )、添加Zr、RE、W等稀有元素，成分体系复杂。
[0006] 但在实际应用中发现，以上专利存在以下问题：
[0007] -、采用高碳含量、碳当量的成分设计，焊接过程中必然存在淬硬开裂的现象，焊 接性差；
[0008] 二、提高硬度，钢的强度也相应提高，但其冲击韧性和断裂韧性等会急剧降低，材 料变脆，以至不能承受炮弹巨大能量的冲击负荷，产生碎裂和崩落，很难保证装甲钢的抗弹 性能；
[0009] 三、大量添加合金元素Ni以及Co、Zr、RE、W等稀有元素以增强钢的低温韧性和塑 性，成分体系复杂必然给冶炼生产带来合金加入种类多、操作难度大、钢坯易开裂、成本高 的不利一面；
[0010] 四、电渣重熔、强磁场以及油淬火等并非钢铁企业大规模生产常备条件，增加了生 产工艺的复杂程度，不宜广泛应用。
[0011] 因此迫切需要开发一种高硬度、高强度、高韧性、低成本经济型装甲钢，实现装甲 装备的强韧化、轻量化、高效化，实现更高级别的防护水平。
【发明内容】
[0012] 针对现有技术的不足，本发明提供一种高抗弹性装甲用钢板及其制造方法， 该高抗弹性装甲用钢的硬度达480-550HBW，屈服强度高达1350Mpa以上，抗拉强度 1550-1750MPa，延伸率彡10%，-40°C冲击吸收能量彡20J，既具有抗穿透性，同时防止装 甲钢自身破裂、破碎或剥落，且成本低廉、质量稳定、工艺简化、易于工业化大批量生产的特 点。
[0013] 本发明的技术方案如下：
[0014] -种高抗弹性装甲用钢板，其化学成分的重量百分比为：碳：0. 20-0. 28 %， 硅彡 0? 10 %，锰：0? 20-0. 50 %，磷彡 0? 012 %、硫彡 0? 003 %，铬 0? 90-1. 30 %，钼： 0? 20-0. 40%，钛：0? 015-0. 035%，铝：0? 020-0. 050%，氢彡 0? 00020%，氮彡 0? 0040% ;碳 当量< 0. 65%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0015] 优选的，高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳：0. 21-0. 23%， 硅：彡 0? 08 %，锰：0? 20-0. 30 %，磷：彡 0? 060 %，硫彡 0? 001 %，铬：1. 10-1. 30 %，钼： 0? 30-0. 40%，钛：0? 0150-0. 020%，铝：0? 035-0. 045%，氢彡 0? 00010%，氮彡 0? 0030%，碳 当量< 0. 50%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0016] 优选的，高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳：0. 24-0. 28 %， 硅：彡 0? 06 %，锰：0? 30-0. 40 %，磷：彡 0? 010 %，硫彡 0? 002 %，铬：0? 95-1. 10 %，钼： 0? 20-0. 30 %，钛：0? 020-0. 030 %，铝：0? 025-0. 035 %，氢彡 0? 00020 %，氮彡 0? 0040 %，碳 当量< 0. 60%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0017] 本发明优选的，所述的高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳： 0? 27 %，硅 0? 04 %，锰：0? 32 %，磷 0? 006 %，硫 0? 001 %，铬 1. 05 %，钼：0? 25 %，钛： 0? 025%，铝：0? 032%，氢< 0? 00020%，氮< 0? 0040% ;碳当量< 0? 60%，余量为铁和不可 避免的杂质。
[0018] 本发明优选的，所述的高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳： 0? 25 %，硅：0? 03 %，锰：0? 34%，磷：0? 011 %，硫：0? 001 %，铬：1. 08 %，钼：0? 38 %，钛： 0? 027%，铝：0? 049%，氢< 0? 00020%，氮< 0? 0032%，碳当量< 0? 60%，余量为Fe及不可 避免的杂质。
[0019] 本发明优选的，所述的高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳： 0? 21 %，硅：0? 04 %，锰：0? 48 %，磷：0? 010 %，硫：0? 003 %，铬：0? 94 %，钼：0? 22 %，钛： 0. 019%，铝：0. 029%，氢：0. 00018%，氮：0. 0036%，碳当量：0. 52%，余量为Fe及不可避 免的杂质。
[0020] 本发明优选的，所述的高抗弹性装甲用钢板化学成分的重量百分比为：碳： 0? 25 %，硅：0? 03 %，锰：0? 34%，磷：0? 011 %，硫：0? 001 %，铬：1. 08 %，钼：0? 38 %，钛： 0.027%，铝：0.049%，氢：0.00010%，氮：0.0022%，碳当量：0.60%，余量为Fe及不可避 免的杂质。
[0021] 上述高抗弹性装甲用钢板，其横向屈服强度彡1350MPa，抗拉强度1550-1750MPa， 延伸率彡10%，-40°C纵向冲击功彡20J，表面至心部布氏硬度480-550HBW。
[0022] 上述高抗弹性装甲用钢板，钢板厚度5_60mm。
[0023] 碳当量：将钢铁中各种合金元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减，这样 算的碳量称为碳当量；碳当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%，式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量。
[0024] 本发明还提供高抗弹性装甲用钢板的制造方法。该高抗弹性装甲用钢板的制造方 法主要包括冶炼、乳制成型、热处理成成品。
[0025] -种高抗弹性装甲用钢板的制造方法，包括步骤如下：
[0026] (1)冶炼：
[0027] (a)KR铁水预处理：将P彡0. 09 %的高炉冶炼铁水通过KR预脱硫使S彡0. 005 %;
[0028] (b)转炉吹炼：将步骤（a)预处理后的铁水进行转炉吹炼，转炉终点成分C: 0? 06-0. 10%、S彡 0? 010%、P彡 0? 008%，终点温度 1640 ~166CTC;
[0029] (c)RH精炼：转炉吹炼后于真空度彡lOOPa条件下的RH处理10-20min，纯脱气时 间彡6min，然后加入氧化妈进行妈处理，妈处理后[Ca]10-25ppm;
[0030] (d)板坯连铸：连铸阶段中包过热度控制在10-25°c，全程温度波动范围< 10°C; 铸坯缓冷60-80小时，缓冷终止温度在300-350°C;
[0031] (2)乳制：铸坯温度在300°C-100°C装炉加热进行轧制，乳制包括粗轧和精轧，中 间坯冷却时待温度< 900°C开始精轧，精轧阶段总压下率大于60%，乳后空冷或堆垛缓冷 至室温；再进行后续处理.
[0032] (3)淬火、回火处理：乳制后进行淬火处理，淬火后的钢板进行回火，冷却至室温， 得成品。
[0033] 本发明优选的，步骤（2)中，粗轧开轧温度1120_1180°C，粗轧结束温度彡950°C; 精轧终轧温度820-870°C。
[0034] 本发明优选的，步骤（3)中，淬火温度：860°C_900°C，保温时间30-50min，降温速 率大于30°C/s;
[0035] 本发明优选的，步骤（3)中，回火温度160-280°C，回火时间30-40min，降温速率为 2-5°C/s。
[0036] 为了实现本发明的高抗弹性装甲用钢板的目的，对钢板的化学成分进行如下控 制：
[0037] 碳（C):本发明为一种高硬度钢，但同时要焊接成型、保证抗弹性优异，需要适当 降低碳含量。C作为固溶强化元素是对钢基体的强化，对钢的屈服强度有重要影响；合金元 素以硬的质点-碳化物的形式析出，保证了获得足够高的硬度，相应地为了碳化物析出所 需的碳，必须配加适量的碳。否则碳含量较低，