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                防彈鋼板及其熱處理方法與流程

                時間:2021-05-14 來源:山東盛德鑫淼 點擊: 1169

                民用防彈鋼板最主要的功能是阻止子彈對鋼板的入侵,廣泛應用于流動銀行車、私人防彈轎車、警用防彈巡邏車、防暴車、排暴車等。

                增加鋼板的厚度,使得彈丸入侵鋼板所需能量增加,是提高鋼板抗彈性能的有效方法,但這將增加車輛的自重,減少車輛的有效載重量,因此,減薄防彈鋼板厚度、同時提高防彈鋼板的強度、韌性、焊接性能等,滿足防彈車輕量化、機動化及防彈要求,是防彈鋼板的發展方向。 

                 近年來,越來越多的薄防彈鋼板開始應用于民用領域中的輕型特種車輛,鋼板分熱處理鋼板和不經熱處理的鋼板兩類,不經過熱處理的鋼板一般增加了合金用量,同時熱軋過程冷卻工藝復雜,對設備及工藝控制精度要求較高。熱處理鋼板一般經過淬火和低溫回火處理,有效提高鋼板的強度和硬度,強度在1500mpa以上,鋼板組織為回火馬氏體,合金化方面采用cr-mo系保證鋼板的淬透性,加入ni以提高鋼板的韌性。 熱處理防彈鋼板的板型控制和塑性較差一直是防彈鋼板的控制難點,這主要是水作為冷卻介質時鋼板表面與中心的溫差較大,尤其在馬氏體轉變溫度區,冷卻水處于沸騰階段導致冷卻太快,易使馬氏體轉變過快而產生很大的內應力,致使鋼板變形甚至開裂。 

                本發明的目的是提供一種防彈鋼板及其熱處理方法,克服現有技術的不足,在鋼板淬火的不同階段,通過控制水和氬氣的流量及壓力,在鋼板淬火過程的高溫區,利用高壓氬氣將水霧化成極細小的水滴,打破鋼板表面的水蒸汽膜,提高冷卻能力;在淬火過程鋼板溫度接近馬氏體相變點時,降低水流量,提高氬氣壓力及流量,使鋼板表面與中心溫差小,降低淬火后鋼板變形量和殘余應力,提高鋼板板型控制精度及鋼板塑性。 

                 為實現上述目的,本發明采用如下技術方案實現: 

                 技術方案之一:

                一種防彈鋼板,其特征在于:防彈鋼板的長度為3.0米-10.0米、寬度為1.0米-2.0米、厚度為2.2mm-8.0mm;所述防彈鋼板的化學成分為c0.24%-0.26%,si0.35%-0.45%,mn1.1%-1.2%,al0.015%-0.06%,ni0.3%-1.0%,cr0.45%-0.55%,mo0.25%-0.35%,nb0.02%-0.03%,ti0.017%-0.027%,b0.0010%-0.0020%,p≤0.010%,s≤0.0020%,n≤0.0040%,o≤0.0020%,其余為fe元素和不可避免的雜質。 有關成分的說明:si在鋼中起固溶強化作用,促進貝氏體形成。含量太少,強度達不到,太多容易使表面形成鐵銹影響表面質量。p,s,n為雜質元素,應盡量減少。cr增加鋼的淬透性。nb,ti為細化晶粒元素,析出強化。添加太少,細化晶粒提高強度作用不明顯,添加過多成本增加,性能增加不多。b有利于貝氏體轉變,提高鋼的強度。ce是判斷焊接性能的重要參數,如碳當量值大于0.55,焊接性能下降明顯。 

                 技術方案之二:

                一種防彈鋼板的熱處理方法,依次包括鋼板加熱、鋼板淬火及鋼板回火,其特征在于,

                具體操作步驟如下: 

                 1)鋼板加熱,鋼板加熱溫度890℃-930℃,保溫時間5min/mm;加熱過程向爐內注入氬氣避免鋼板加熱過程氧化,利用氧氣分析儀對爐內氧含量進行檢測和監控,保證加熱過程爐內氧含量小于0.03%; 

                 2)鋼板淬火,采用淬火壓床對鋼板進行淬火處理,采用氬氣/水霧化淬火工藝;淬火前半程采用工藝a,后半程采用工藝b,其中工藝a:水壓力為0.25mpa-0.35mpa,鋼板上表面的水流量為9-36m3/min,鋼板下表面的水流量為15-40m3/min,鋼板上、下表面的水流量比為0.6-0.9,氬氣壓力為0.4mpa-1.0mpa,氬氣流量為水流量的1%-15%;工藝b:水壓力、鋼板上/下表面水流量均為工藝a的70~80%,氬氣壓力為工藝a的1.5-2倍,氬氣流量為工藝a的2-5倍。 

                 3)鋼板回火,回火溫度180-220℃,保溫時間18min/mm。 所述鋼板加熱步驟在輥底式淬火爐中進行。 所述氬氣/水霧化淬火過程采用氣-水霧化噴嘴,氬氣和水在噴嘴內混合后噴向鋼板表面,噴嘴材質為不銹鋼,噴嘴的輻射面角度為90度-150度。 所述鋼板淬火步驟中,對于厚度為2.2mm-6.0mm的鋼板,鋼板淬火時間共計20秒,其中,在1-13秒采用工藝a,14-20秒采用工藝b;對于厚度大于為6.0mm且不大于8.0mm的鋼板,鋼板淬火時間共計26秒,其中,在1-17秒采用工藝a,18-26秒采用工藝b。 所述鋼板回火在在輥底式回火爐中進行。 與現有技術相比,本發明的有益效果是: 

                 1)在鋼板淬火過程的高溫區,利用高壓氬氣將水霧化成極細小的水滴,打破鋼板表面的水蒸汽膜,提高冷卻能力,進而提高淬火效果;

                 2)在淬火過程鋼板溫度接近馬氏體相變點時,降低水流量,提高氬氣壓力及流量,充分發揮高壓氬氣淬火均勻性好、鋼板表面與中心溫差小的這一優勢,淬火后鋼板變形量小、殘余應力小,提高了鋼板板型控制精度及鋼板塑性; 3)鋼板表面氧化現象減輕,節約水資源,環境污染小。 具體實施方式: 下面結合具體實施例對本發明的具體實施方式作進一步說明: 實施例。 防彈鋼板的化學元素成分為:c0.24%,si0.44%,mn1.15%,al0.03%,ni0.54%,cr0.5%,mo0.3%,nb0.025%,ti0.025%,b0.0017%,p0.006%,s0.0018%,n0.0035%,o0.0018%,其余為fe元素不可避免的雜質。鋼板長度為6.0米,鋼板寬度為1.8米,鋼板厚度為4mm。 其熱處理操作步驟如下: 

                 1)鋼板加熱,采用輥底式淬火爐對鋼板進行加熱,利用熱電偶檢測爐內溫度,加熱溫度900℃,從鋼板尾部達到加熱溫度后開始保溫,保溫時間20min,利用氧氣分析儀檢測爐內氧含量為0.028%。 

                 2)鋼板淬火,采用淬火壓床對鋼板進行淬火處理,為保證鋼板淬火后的平面度和硬度等指標淬火壓床供水/氣分為8區,即鋼板上、下表面各4個區域,共4480個氣-水霧化噴嘴,噴嘴材質為304不銹鋼,噴嘴輻射面角度120度,每個進水/氣管路設置有快速閥門,通過閥門組的快速開啟或關閉,實現淬火機床的供水/氣。淬火時間累計20秒,在前半程1-13秒內,水壓力為0.3mpa,鋼板上表面的水流量為25m3/min,鋼板下表面的水流量為30m3/min,氬氣壓力為0.5mpa,氬氣流量為3m3/min。在后半程14-20秒,水壓力為0.22mpa,鋼板上表面的水流量為20m3/min,鋼板下表面的水流量為24m3/min,氬氣壓力為0.8mpa,氬氣流量為8.5m3/min。 

                 3)鋼板回火,利用輥底式回火爐對鋼板進行回火處理,鋼板回火溫度為200℃,保溫時間70min。 、 抗彈性能達到中華人民共和國公共安全行業標準ga164-2005中“箱體或防彈鋼板”a級。 處理后將水平尺放在鋼板表面,測量鋼板與水平尺之間縫隙的距離,即為鋼板的不平度。與常規采用水作為淬火介質相比,對比30組鋼板不平度測量結果的平均值,本實施方案鋼板板型控制較好。 以上實施例僅是為詳細說明本發明的目的、技術方案和有益效果而選取的具體實例,但不應該限制本發明的保護范圍,凡在不違背本發明的精神和原則的前提下,所作的種種修改、等同替換以及改進,均應落入本發明的保護范圍之內。

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