一種三層復(fù)合鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鋼板及其制造方法，尤其設(shè)及一種復(fù)合鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來說，鋼板厚度和硬度級別的增加有利于提高裝甲車輛的防護(hù)能力。然而，鋼 板的厚度增加并不利于車量減重，影響車輛的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動性。同時，鋼板硬度超出一定范圍 后，接觸到槍彈或炮彈后會產(chǎn)生崩落，運(yùn)些碎片則會直接危及人身安全和儀器設(shè)備的正常 運(yùn)行。
[0003] 公告號為CN202750372U，公開日為2013年2月20日，名稱為"一種新型防彈機(jī)柜"的 中國專利文獻(xiàn)公開了一種具有防彈功能的柜體。該柜體外設(shè)置有防彈披甲，防彈披甲由616 裝甲鋼板和凱夫拉復(fù)合板粘接而成，616裝甲鋼板為防彈披甲的外層，凱夫拉復(fù)合板為防彈 披甲的內(nèi)層。外層616裝甲鋼板采用采用8毫米厚的鋼板，內(nèi)層凱夫拉復(fù)合板為7毫米厚的鋼 板。然而，該篇中國專利文獻(xiàn)中并沒有設(shè)及相關(guān)鋼板的產(chǎn)品特點(diǎn)和綜合性能。
[0004] 為此，期望獲得一種鋼板，運(yùn)種鋼板應(yīng)當(dāng)既具有很高的硬度，又能夠吸收較大的沖 擊動能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種Ξ層復(fù)合鋼板。該Ξ層復(fù)合鋼板的上、下兩個表面具 有較高的硬度特性，位于上、下兩個表面之間的中間層則具有相對較低的硬度特性，且該中 間層還具有較高的低溫初性。本發(fā)明所述的Ξ層復(fù)合鋼板實現(xiàn)了高、低硬度和高低溫初性 的結(jié)合。另外，本發(fā)明所述的Ξ層復(fù)合鋼板具備良好的機(jī)械加工性能、優(yōu)良的板形和優(yōu)異的 防彈性能。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種Ξ層復(fù)合鋼板，其具有作為中間基層的低 硬度層W及作為上、下面層的高硬度層，高硬度層與低硬度層之間通過社制復(fù)合實現(xiàn)原子 結(jié)合，其中，低硬度層為Μη13鋼，高硬度層的布氏硬度大于600,低硬度層的維氏硬度低于 250。
[0007] 進(jìn)一步地，上述高硬度層的化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：
[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] 余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0019] 在上述高硬度層中，不可避免的雜質(zhì)主要是S和P元素，其中可W控制P< 0.01%，S < 0.005%。
[0020] 上述高硬度層中的各化學(xué)元素的設(shè)計原理為：
[0021] C:在鋼中可W起到固溶強(qiáng)化的作用，其是對鋼的強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大且成本最低的強(qiáng)化 元素。為了達(dá)到一定的硬度級別，希望鋼中含有較高含量C，然而，C含量過高，會對鋼的焊接 性能和初性均會產(chǎn)生不利影響。為此，綜合考慮鋼板的強(qiáng)初性匹配，在本發(fā)明所述的Ξ層復(fù) 合鋼板的高硬度層中的C含量應(yīng)當(dāng)控制為0.35~0.45%。
[0022] Si:Si是脫氧元素。另外，Si可W溶于鐵素體中，W起到固溶強(qiáng)化的作用，其僅次于 碳、氮、憐而超過其它合金元素，因此，Si能夠顯著地提高鋼的強(qiáng)度和硬度。如果需要利用Si 固溶強(qiáng)化作用，其加入量通常不低于0.6%。在上述高硬度層中，Si含量需要被控制0.8~ 1.6%的范圍之間W起到固溶強(qiáng)化作用。
[0023] Mn:Mn可W降低鋼的臨界冷卻速度，W此大大提高澤透性，并且會對鋼產(chǎn)生固溶強(qiáng) 化作用。但是，當(dāng)Μη含量過高時，會使得馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降幅度太多，導(dǎo)致室溫殘余奧氏 體增加，不利于鋼的強(qiáng)度增加;在鑄巧中屯、偏析部位生成粗大的MnS，令板厚中屯、的初性降 低。鑒于此，在上述高硬度層中的Μη含量應(yīng)當(dāng)控制為0.3~1.0%。
[0024] Α1:Α1也是脫氧元素。同時，Α1還可W與氮形成細(xì)小難溶的Α1Ν顆粒，W細(xì)化鋼的顯 微組織，并且抑制ΒΝ的生成，使BW固溶狀態(tài)存在，從而保證鋼的澤透性。一旦Α1含量超過 0.06%時，會在鋼中生成粗大的氧化侶夾雜物。因此，將高硬度層中的Α1含量控制為0.02~ 0.06%。
[0025] Ni:Ni在鋼中只溶于基體相鐵素體和奧氏體中，并且不形成碳化物，其所產(chǎn)生的奧 氏體穩(wěn)定化作用非常強(qiáng)。Ni是保證鋼的高初性的主要元素，考慮到Μ的強(qiáng)化作用及其添加 成本，將高硬度層中的Ni含量設(shè)定為0.3~1.2%。
[0026] Cr:Cr是縮小奧氏體相區(qū)的元素，其可溶于鐵素體。Cr能夠提高奧氏體的穩(wěn)定性， 使得C曲線向右偏移，由此來降低臨界冷卻速度，W提高鋼的澤透性。為此，上述高硬度層中 的化含量需要控制為0.3~1.0%。
[0027] Mo:由于Mo在鋼中可W同時存在于固溶體相和碳化物相中，因此，Mo對于鋼兼具有 固溶強(qiáng)化和碳化物彌散強(qiáng)化的作用，從而起到顯著提高鋼的硬度和強(qiáng)度的作用。為此，上述 高硬度層中的Mo含量需要控制為0.20~0.80%。
[0028] 化:化在鋼中主要W固溶態(tài)形式存在，W起到固溶強(qiáng)化作用。在上述高硬度層的加 入0.2~0.6 %的化，可W顯著地提高鋼的抗大氣腐蝕能力。
[0029] Ti:Ti可W與鋼中的C、N形成碳化鐵、氮化鐵或碳氮化鐵，從而在鋼巧加熱社制階 段，起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用，進(jìn)而提高鋼的強(qiáng)度和初性。但是，過高的Ti含量會使得鋼 中形成較多粗大的氮化鐵，對于鋼的強(qiáng)度和初性產(chǎn)生不利影響。基于本發(fā)明的技術(shù)方案，上 述高硬度層中的Ti含量應(yīng)當(dāng)控制在0.01~0.05%范圍之間。
[0030] B:較少量地添加 B就能夠顯著地提升鋼的澤透性，并在鋼中較為容易地獲得馬氏 體組織。然而，不宜添加太多的B，其原因在于:B與晶界之間存在著較強(qiáng)的結(jié)合力，其容易偏 聚到晶界處，從而影響鋼的綜合性能。為此，上述高硬度層中的B含量需要控制在0.001~ 0.003%范圍之間。
[0031] 更進(jìn)一步地，上述高硬度層的微觀組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。
[0032] 更進(jìn)一步地，上述殘余奧氏體的相比例低于1%。
[0033] 在此，基于本發(fā)明的技術(shù)方案，將高硬度層的微觀組織控制為馬氏體和少量殘余 奧氏體的原因在于:殘余奧氏體是在澤火后過冷奧氏體發(fā)生相變時不可避免出現(xiàn)的組織， 嚴(yán)格控制殘余奧氏體有利于保證鋼種的性能，而馬氏體中由于溶解于α相中的碳起到固溶 強(qiáng)化作用及存在高密度位錯亞結(jié)構(gòu)引起的強(qiáng)化作用，使得馬氏體具有高硬度特征，因此為 了保證高硬度層的硬度，需要將微觀組織控制為幾乎全部為馬氏體組織。
[0034] 進(jìn)一步地，上述低硬度層的化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：
[0035] C:1.00 ~1.35%;
[0036] Si:0.30 ~0.90%;
[0037] Mn:11.0 ~19.0%;
[0038] Al:0.02 ~0.06%;
[0039] 余量為化和其他不可避免的雜質(zhì)。
[0040] 在上述低硬度層中，不可避免的雜質(zhì)主要是S和P元素，其中可W控審化含0.01%，S < 0.005%。
[0041] 上述低硬度層中的各化學(xué)元素的設(shè)計原理為：
[0042] C:C是穩(wěn)定奧氏體的元素，進(jìn)行快冷時可使奧氏體組織保持到室溫。碳含量增加使 鋼的固溶強(qiáng)化作用增強(qiáng)，運(yùn)樣可W提高M(jìn)nl3鋼的強(qiáng)度和硬度。若含碳量過高，鋼中的碳化物 在固溶處理時，會溶入奧氏體中，因碳化物與奧氏體比容差別大，使固溶后的高儘鋼產(chǎn)生孔 桐缺陷，導(dǎo)致密度下降，對高儘鋼的性能產(chǎn)生影響；若經(jīng)水初處理，碳化物有可能沿晶界分 布，導(dǎo)致鋼的初性大大下降。
[0043] Si:Si作為脫氧元素加入，同時還有強(qiáng)化固溶體、提高屈服強(qiáng)度的作用。
[0044] Mn:Mn是高儘鋼中的主要合金元素，具有擴(kuò)