Способ горячей прокатки листовой броневой стали

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения листового проката сталей, использующихся в качестве брони для защиты от высокоскоростных поражающих элементов. Горячую прокатку листовой броневой стали проводят при температуре, ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры начала ферритного превращения. Оптимизация способа горячей прокатки листовой броневой стали позволяет повысить баллистическую стойкость стали при сохранении уровня живучести за счет подавления нежелательной кристаллографической текстуры.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения 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.

Основным условием горячей прокатки применительно к броневым сталям является температура деформации (Т_д), которая должна быть Т_д>(0,6-0,7) Т_пл, где Т_пл - температура плавления (Металловедение и термическая обработка. Справочник в 3-х томах. Под редакцией М.Л.Берштейна и А.Г.Рахштадта. - М.: Металургия, 1983, том 2, с.198).

При произвольном выборе температуры 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 модуля Юнга, что приводит к низкой баллистической стойкости стали.

Прототипом к заявленному изобретению является известный способ изготовления стальных бронеэлементов для средств индивидуальной защиты, включающий прокатку броневой стали в интервале температур А_c3-100°С до А_r3+50°С (см. RU 2015491 C1, МПК 7 F 41 Н 5/04, 30.06.1994) [1]-5 л., т.к. он содержит наибольшее количество сходных признаков по сравнению с заявленным изобретением.

Отличие предложенного способа от известного состоит в том, что температуру прокатки выбирают ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры начала ферритного превращения.

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

Технический результат изобретения достигается тем, что температура прокатки выбирается ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры начала ферритного превращения. Если температура прокатки будет выше температуры рекристаллизации аустенита, то это приведет к формированию нежелательной текстуры (001) <hkl> в плоскости листа и снижению сопротивления пробитию.

Если температура прокатки будет ниже температуры ферритного превращения, то произойдет переход к низкотемпературной термомеханической обработке, при этом при статических испытаниях на растяжение наблюдается упрочнение стали с сохранением пластических свойств. Однако при ударном нагружении происходит охрупчивание стали под действием ударных волн, которое вызывает снижение живучести стали при повторных обстрелах, являющейся обязательным требованием, предъявляемым к качеству броневой стали.

Преимуществом заявляемого изобретения перед известными аналогами является оптимизация способа горячей прокатки листовой броневой стали, позволяющая повысить баллистическую стойкость стали при сохранении уровня живучести за счет подавления нежелательной кристаллографической текстуры.

Способ горячей прокатки 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°C, A₃=840°C. Температура начала превращения аустенита в феррит А_r3=770°С, температура рекристаллизации аустенита Т_р=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 1970 МПа, предел текучести 1650 МПа, относительное удлинение 9,5%, ударная вязкость 110 Дж/см², твердость HRC 50-52. Модуль нормальной упругости (Юнга) составил 235 ГПа. Баллистические испытания листов показали повышение служебных свойств на 10-12%.

Формула изобретения

Способ горячей прокатки листовой броневой стали, включающий выбор температуры прокатки, отличающийся тем, что температуру прокатки выбирают ниже температуры рекристаллизации аустенита, но выше температуры начала ферритного превращения стали.