一种双重硬度复合钢板及其制造方法技术

技术编号:14568844 阅读:98 留言:0更新日期:2017-02-06 02:35
本发明专利技术公开了一种双重硬度复合钢板,其一个表面为高硬度层,其另一个表面为低硬度层,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。本发明专利技术还公开了一种双重硬度复合钢板,其包括步骤:1)分别制备高硬度层板坯和低硬度层板坯;2)组坯:对板坯结合面进行预处理,并对板坯贴合面进行四周焊接密封,对焊接密封后的复合坯进行抽真空处理;3)加热;4)复合轧制;5)冷却;6)热处理:加热温度为1050~1100℃,加热时间为2~3min/mm×板厚,对加热后的复合板进行水冷,水温小于40℃。该钢板兼具不同硬度特性和良好的低温韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双重硬度复合钢板,其在两个不同的表面具有两种不同的硬度特性。该双重硬度复合钢板的其中一个表面具有超高硬度,相对于该表面的另一表面则具有相对较低的硬度与较高的低温韧性。本专利技术所述的双重硬度复合钢板实现了高、低硬度和高韧性的结合。另外,本专利技术所述的双重硬度复合钢板具有良好的机械加工性能和优良的防弹性能。为了实现上述目的,本专利技术提出了一种双重硬度复合钢板,其一个表面为高硬度层,其另一个表面为低硬度层,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。在本技术方案中,低硬度层是指其相对于高硬度层具有较低的硬度。另外,由于低硬度层为Mn13钢,因此,其布氏硬度一般低于250。在本技术方案中,Mn13钢是指将Mn含量控制在10%<Mn<20%范围之间的钢,此类钢的微观组织基本为单一的奥氏体组织。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。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产生不利影响。为此,综合考虑钢板的强韧性匹配,在本专利技术所述的双重硬度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,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是缩小奥氏体相区元素,其也是中强碳化物元素。Cr也可溶于铁素体。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。上述高硬度层中的Cr含量需要控制为0.3~1.0%。Mo:由于Mo在钢中可以同时存在于固溶体相和碳化物相中,因此,Mo对于钢兼具有固溶强化和碳化物弥散强化的作用,从而起到显著提高钢的硬度和强度的作用。为此,上述高硬度层中的Mo含量需要控制为0.20~0.80%。Cu:Cu在钢中主要以固溶态和单质相沉淀析出状态存在,固溶的Cu可以起到固溶强化作用。由于Cu在铁素体中的固溶度会随着温度降低而迅速减小,因而,在较低温度下,以过饱和固溶的Cu以单质形式沉淀析出,从而起到析出强化作用。在上述高硬度层的加入0.2~0.6%的Cu,可以显著地提高钢的抗大气腐蚀能力。Ti:Ti可以与钢中的C、N形成碳化钛、氮化钛或碳氮化钛,从而在钢坯加热轧制阶段,起到细化奥氏体晶粒的作用,进而提高钢的强度和韧性。但是,过高的Ti含量会使得钢中形成较多粗大的氮化钛,对于钢的强度和韧性产生不利影响。基于本专利技术的技术方案,上述高硬度层中的Ti含量应当控制在0.01~0.05%范围之间。B:较少量地添加B就能够显著地提升钢的淬透性,并在钢中较为容易地获得马氏体组织。然而,不宜添加太多的B,其原因在于:B与晶界之间存在着较强的结合力,其容易偏聚到晶界处,从而影响钢的综合性能。为此,上述高硬度层中的B含量需要控制在0.001~0.003%范围之间。本专利技术所述的双重硬度复合钢板的高硬度层中的不可避免的杂质主要为P和S。更进一步地,上述高硬度层的微观组织为马氏体和少量残余奥氏体。更进一步地,上述残余奥氏体的相比例低于1%。在此,基于本专利技术的技术方案,将高硬度层的微观组织控制为马氏体和少量残余奥氏体的原因在于:残余奥氏体是在淬火后过冷奥氏体发生相变时不可避免出现的组织,严格控制残余奥氏体有利于保证钢种的性能,而马氏体中由于溶解于α相中的碳起到固溶强化作用及存在高密度位错亚结构引起的强化作用,使得马氏体具有高硬度特征,因此为了保证高硬度层的硬度,需要将微观组织控制为几乎全部为马氏体组织。进一步地,上述低硬度层的化学元素质量百分比为:C:1.00~本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双重硬度复合钢板,其特征在于:其一个表面为高硬度层,其另一个表面为低硬度层,所述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,所述高硬度层的布氏硬度大于600。

【技术特征摘要】
1.一种双重硬度复合钢板,其特征在于:其一个表面为高硬度层,其另一个
表面为低硬度层,所述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,所述高硬度层的布氏硬度大于600。
2.如权利要求1所述的双重硬度复合钢板,其特征在于,所述高硬度层的化
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。
3.如权利要求2所述的双重硬度复合钢板,其特征在于,所述高硬度层的微
观组织为马氏体和少量残余奥氏体。
4.如权利要求3所述的双重硬度复合钢板,其特征在于,所述残余奥氏体的
相比例低于1%。
5.如权利要求1所述的双重硬度复合钢板,其特征在于,所述低硬度层的化
学元素质量百分比为:
C:1.00~1.35%、Si:0.30~0.90%、Mn:11.0~19.0%、Al:0.02~
0.06%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵小婷闫博姚连登焦四海李红斌
申请(专利权)人:宝山钢铁股份有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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