[发明专利]一种防护门高强抗侵彻钢及其热处理方法

说明书

本发明公开了一种防护门高强抗侵彻钢及其热处理方法，防护门高强抗侵彻钢采用中碳低合金成分设计，淬火+低温回火热处理工艺，钢板厚度为20~80mm，屈服强度≥1200MPa，抗拉强度≥1600MPa，断后伸长率≥8%，布氏硬度477~555HBW，‑40℃低温韧性≥15J，具有优异的抗侵彻性能，该钢板应用于机库防护门等领域，能够满足炮弹防护的使用要求。

技术领域

本发明涉及一种钢，具体涉及一种防护门高强抗侵彻钢及其制造方法。

背景技术

防护门高强抗侵彻钢板主要应用在各种储运仓库设计的大型、特大型门，用于设备维修库、军用机场的飞机维修和存放库、火箭组装存放库等航空航天领域。随着第五代战斗机、新型地空导弹和新型雷达等先进武器装备的发展，机库除能停放战机外，还可用于成建制人员和车辆的隐蔽，利于战时突然出击，对机库安全性显著提高。防护门作为航天、航空、造船、大型工业厂房和车间领域等建筑物的重要组成部分，其地位和作用十分重要，其用量将明显增加，防护门高强抗侵彻钢具有优异的技术前景和极大的社会效益。

防护门高强抗侵彻钢板是一种特殊用途的钢种，它既是一种结构材料，更是一种防护材料，其最主要的作用是抵抗各种不同形状和口径的弹丸、爆炸、射流及破片等的侵彻，需具有良好的塑性、韧性和止裂性能，保证钢板在弹丸冲击下不崩落和钢板在多发弹的冲击下不产生通裂，并有效地减少防弹钢板后面支持物所受的冲击力。防护门高强抗侵彻钢板需要一定的厚度，具有超高强度和硬度，同时具有优异的塑性、韧性和止裂性能。

现有的装甲防护钢板，具有超高硬度的42CrNiMoV钢，硬度范围为514～578HBW、30CrNiMoNb钢，硬度范围为444～514HBW；但是钢板厚度均≤20mm。具有大厚度的30CrMnMoRE钢，厚度范围30～100mm、30CrNi2MnMoRE钢，厚度范围30～100mm；但是钢板硬度均≤341HBW。现有的装甲防护钢均不满足机库等设施用的防护门高强抗侵彻性能。

发明内容

本发明针对现有装甲防护钢均无法满足机库等设施用防护门高强抗侵彻性能的技术问题，通过合理的化学成分设计和热处理工艺，研发一种具有优异抗侵彻性能的防护门高强抗侵彻钢。

为解决上述技术问题，本发明首先提供一种防护门高强抗侵彻钢，其特征在于按重量百分比计含有：C：0.24～0.34％，Si：0.20～1.00％，Mn：0.20～1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.0020％，Alt：0.015～0.050％，Cr：0.10～0.50％，Ni：0.20～1.00％，Mo：0.10～0.50％，Nb≤0.050％，V≤0.050％，Ti≤0.050％，B：0.0005～0.0035％，Ceq：≤0.65％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Si、Mn、Cr、Ni、Mo含量之和小于3.00％，Nb、V、Ti含量之和小于0.12％。

本发明防护门高强抗侵彻钢采用中碳低合金成分设计。钢板硬度很大程度上取决于C含量，要提高钢的强度和硬度，首先要提高C含量；Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度；Mn能与Fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小；Cr能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高钢的硬度而不使钢变脆；Ni可以显著改善钢的低温韧性，使钢的韧脆转变温度降低；Mo能提高淬透性和热强性，防止回火脆性；微量Nb、V、Ti细化晶粒，既可提高强度，又使韧性变好，是最有效改善钢性能的方法之一；B可以显著提高钢的淬透性，减少其他增加淬透性的合金元素的加入，降低成本。

本发明还提供了上述防护门高强抗侵彻钢的制造方法，其特征在于采用淬火+低温回火热处理工艺。淬火温度为850～920℃，得到均匀细小的奥氏体晶粒，淬火后钢组织全部为板条马氏体，形成的板条马氏体组织，使钢板具有超高的抗拉强度和硬度；回火温度为170～250℃，消除钢板残余应力，同时保证钢板具有良好的冲击韧性。其中，淬火加热是在常化炉中进行，水冷过程中完成；回火加热是在回火炉中进行，空冷过程中完成。