[发明专利]一种三层复合钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种复合钢板及其制造方法。

背景技术

一般来说，钢板厚度和硬度级别的增加有利于提高装甲车辆的防护能力。然而，钢板的厚度增加并不利于车量减重，影响车辆的战术机动性。同时，钢板硬度超出一定范围后，接触到枪弹或炮弹后会产生崩落，这些碎片则会直接危及人身安全和仪器设备的正常运行。

公告号为CN202750372U，公开日为2013年2月20日，名称为“一种新型防弹机柜”的中国专利文献公开了一种具有防弹功能的柜体。该柜体外设置有防弹披甲，防弹披甲由616装甲钢板和凯夫拉复合板粘接而成，616装甲钢板为防弹披甲的外层，凯夫拉复合板为防弹披甲的内层。外层616装甲钢板采用采用8毫米厚的钢板，内层凯夫拉复合板为7毫米厚的钢板。然而，该篇中国专利文献中并没有涉及相关钢板的产品特点和综合性能。

为此，期望获得一种钢板，这种钢板应当既具有很高的硬度，又能够吸收较大的冲击动能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三层复合钢板。该三层复合钢板的上、下两个表面具有较高的硬度特性，位于上、下两个表面之间的中间层则具有相对较低的硬度特性，且该中间层还具有较高的低温韧性。本发明所述的三层复合钢板实现了高、低硬度和高低温韧性的结合。另外，本发明所述的三层复合钢板具备良好的机械加工性能、优良的板形和优异的防弹性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种三层复合钢板，其具有作为中间基层的低硬度层以及作为上、下面层的高硬度层，高硬度层与低硬度层之间通过轧制复合实现原子结合，其中，低硬度层为Mn13钢，高硬度层的布氏硬度大于600，低硬度层的维氏硬度低于250。

进一步地，上述高硬度层的化学元素质量百分比为：

C：0.35～0.45％；

Si：0.80～1.60％；

Mn：0.3～1.0％；

Al：0.02～0.06％；

Ni：0.3～1.2％；

Cr：0.30～1.00％；

Mo：0.20～0.80％；

Cu：0.20～0.60％；

Ti：0.01～0.05％；

B：0.001～0.003％；

余量为Fe和不可避免的杂质。

在上述高硬度层中，不可避免的杂质主要是S和P元素，其中可以控制P≤0.01％，S≤0.005％。

上述高硬度层中的各化学元素的设计原理为：

C：在钢中可以起到固溶强化的作用，其是对钢的强度贡献最大且成本最低的强化元素。为了达到一定的硬度级别，希望钢中含有较高含量C，然而，C含量过高，会对钢的焊接性能和韧性均会产生不利影响。为此，综合考虑钢板的强韧性匹配，在本发明所述的三层复合钢板的高硬度层中的C含量应当控制为0.35～0.45％。

Si：Si是脱氧元素。另外，Si可以溶于铁素体中，以起到固溶强化的作用，其仅次于碳、氮、磷而超过其它合金元素，因此，Si能够显著地提高钢的强度和硬度。如果需要利用Si固溶强化作用，其加入量通常不低于0.6％。在上述高硬度层中，Si含量需要被控制0.8～1.6％的范围之间以起到固溶强化作用。

Mn：Mn可以降低钢的临界冷却速度，以此大大提高淬透性，并且会对钢产生固溶强化作用。但是，当Mn含量过高时，会使得马氏体转变温度下降幅度太多，导致室温残余奥氏体增加，不利于钢的强度增加；在铸坯中心偏析部位生成粗大的MnS，令板厚中心的韧性降低。鉴于此，在上述高硬度层中的Mn含量应当控制为0.3～1.0％。

Al：Al也是脱氧元素。同时，Al还可以与氮形成细小难溶的AlN颗粒，以细化钢的显微组织，并且抑制BN的生成，使B以固溶状态存在，从而保证钢的淬透性。一旦Al含量超过0.06％时，会在钢中生成粗大的氧化铝夹杂物。因此，将高硬度层中的Al含量控制为0.02～0.06％。

Ni：Ni在钢中只溶于基体相铁素体和奥氏体中，并且不形成碳化物，其所产生的奥氏体稳定化作用非常强。Ni是保证钢的高韧性的主要元素，考虑到Ni的强化作用及其添加成本，将高硬度层中的Ni含量设定为0.3～1.2％。

Cr：Cr是缩小奥氏体相区的元素，其可溶于铁素体。Cr能够提高奥氏体的稳定性，使得C曲线向右偏移，由此来降低临界冷却速度，以提高钢的淬透性。为此，上述高硬度层中的Cr含量需要控制为0.3～1.0％。