一种防弹钢板及其热处理方法技术

本发明专利技术属于钢铁材料热处理领域，特别涉及一种防弹钢板及其热处理方法，防弹钢板的化学成分为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%，其余为Fe元素和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：1）利用高压氩气将水雾化成极细小的水滴，打破钢板表面的水蒸汽膜，提高冷却能力；2）在接近马氏体相变点时，降低水流量，提高氩气压力及流量，减少变形量和残余应力；3）氧化现象减轻，环境污染小。

A bulletproof steel plate and its heat treatment method

【技术实现步骤摘要】
一种防弹钢板及其热处理方法
本专利技术属于钢铁材料热处理领域，特别涉及一种防弹钢板及其热处理方法。
技术介绍
民用防弹钢板最主要的功能是阻止子弹对钢板的入侵，广泛应用于流动银行车、私人防弹轿车、警用防弹巡逻车、防暴车、排暴车等。增加钢板的厚度，使得弹丸入侵钢板所需能量增加，是提高钢板抗弹性能的有效方法，但这将增加车辆的自重，减少车辆的有效载重量，因此，减薄防弹钢板厚度、同时提高防弹钢板的强度、韧性、焊接性能等，满足防弹车轻量化、机动化及防弹要求，是防弹钢板的发展方向。近年来，越来越多的薄防弹钢板开始应用于民用领域中的轻型特种车辆，钢板分热处理钢板和不经热处理的钢板两类，不经过热处理的钢板一般增加了合金用量，同时热轧过程冷却工艺复杂，对设备及工艺控制精度要求较高。热处理钢板一般经过淬火和低温回火处理，有效提高钢板的强度和硬度，强度在1500Mpa以上，钢板组织为回火马氏体，合金化方面采用Cr-Mo系保证钢板的淬透性，加入Ni以提高钢板的韧性。热处理防弹钢板的板型控制和塑性较差一直是防弹钢板的控制难点，这主要是水作为冷却介质时钢板表面与中心的温差较大，尤其在马氏体转变温度区，冷却水处于沸腾阶段导致冷却太快，易使马氏体转变过快而产生很大的内应力，致使钢板变形甚至开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防弹钢板及其热处理方法，克服现有技术的不足，在钢板淬火的不同阶段，通过控制水和氩气的流量及压力，在钢板淬火过程的高温区，利用高压氩气将水雾化成极细小的水滴，打破钢板表面的水蒸汽膜，提高冷却能力；在淬火过程钢板温度接近马氏体相变点时，降低水流量，提高氩气压力及流量，使钢板表面与中心温差小，降低淬火后钢板变形量和残余应力，提高钢板板型控制精度及钢板塑性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：技术方案之一：一种防弹钢板，其特征在于：防弹钢板的长度为3.0米-10.0米、宽度为1.0米-2.0米、厚度为2.2mm-8.0mm；所述防弹钢板的化学成分为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%，其余为Fe元素和不可避免的杂质。有关成分的说明：Si在钢中起固溶强化作用，促进贝氏体形成。含量太少，强度达不到，太多容易使表面形成铁锈影响表面质量。P，S，N为杂质元素，应尽量减少。Cr增加钢的淬透性。Nb，Ti为细化晶粒元素，析出强化。添加太少，细化晶粒提高强度作用不明显，添加过多成本增加，性能增加不多。B有利于贝氏体转变，提高钢的强度。CE是判断焊接性能的重要参数，如碳当量值大于0.55，焊接性能下降明显。技术方案之二：一种防弹钢板的热处理方法，依次包括钢板加热、钢板淬火及钢板回火，其特征在于，具体操作步骤如下：1）钢板加热，钢板加热温度890℃-930℃，保温时间5min/mm；加热过程向炉内注入氩气避免钢板加热过程氧化，利用氧气分析仪对炉内氧含量进行检测和监控，保证加热过程炉内氧含量小于0.03%；2）钢板淬火，采用淬火压床对钢板进行淬火处理，采用氩气/水雾化淬火工艺；淬火前半程采用工艺A，后半程采用工艺B，其中工艺A：水压力为0.25MPa-0.35MPa，钢板上表面的水流量为9-36m3/min，钢板下表面的水流量为15-40m3/min，钢板上、下表面的水流量比为0.6-0.9，氩气压力为0.4MPa-1.0MPa，氩气流量为水流量的1%-15%；工艺B：水压力、钢板上/下表面水流量均为工艺A的70~80%，氩气压力为工艺A的1.5-2倍，氩气流量为工艺A的2-5倍。3）钢板回火，回火温度180-220℃，保温时间18min/mm。所述钢板加热步骤在辊底式淬火炉中进行。所述氩气/水雾化淬火过程采用气-水雾化喷嘴，氩气和水在喷嘴内混合后喷向钢板表面，喷嘴材质为不锈钢，喷嘴的辐射面角度为90度-150度。所述钢板淬火步骤中，对于厚度为2.2mm-6.0mm的钢板，钢板淬火时间共计20秒，其中，在1-13秒采用工艺A，14-20秒采用工艺B；对于厚度大于为6.0mm且不大于8.0mm的钢板，钢板淬火时间共计26秒，其中，在1-17秒采用工艺A，18-26秒采用工艺B。所述钢板回火在在辊底式回火炉中进行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1）在钢板淬火过程的高温区，利用高压氩气将水雾化成极细小的水滴，打破钢板表面的水蒸汽膜，提高冷却能力，进而提高淬火效果；2）在淬火过程钢板温度接近马氏体相变点时，降低水流量，提高氩气压力及流量，充分发挥高压氩气淬火均匀性好、钢板表面与中心温差小的这一优势，淬火后钢板变形量小、残余应力小，提高了钢板板型控制精度及钢板塑性；3）钢板表面氧化现象减轻，节约水资源，环境污染小。具体实施方式：下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例。防弹钢板的化学元素成分为：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%，其余为Fe元素不可避免的杂质。钢板长度为6.0米，钢板宽度为1.8米，钢板厚度为4mm。其热处理操作步骤如下：1）钢板加热，采用辊底式淬火炉对钢板进行加热，利用热电偶检测炉内温度，加热温度900℃，从钢板尾部达到加热温度后开始保温，保温时间20min，利用氧气分析仪检测炉内氧含量为0.028%。2）钢板淬火，采用淬火压床对钢板进行淬火处理，为保证钢板淬火后的平面度和硬度等指标淬火压床供水/气分为8区，即钢板上、下表面各4个区域，共4480个气-水雾化喷嘴，喷嘴材质为304不锈钢，喷嘴辐射面角度120度，每个进水/气管路设置有快速阀门，通过阀门组的快速开启或关闭,实现淬火机床的供水/气。淬火时间累计20秒，在前半程1-13秒内，水压力为0.3MPa，钢板上表面的水流量为25m3/min，钢板下表面的水流量为30m3/min，氩气压力为0.5MPa，氩气流量为3m3/min。在后半程14-20秒，水压力为0.22MPa，钢板上表面的水流量为20m3/min，钢板下表面的水流量为24m3/min，氩气压力为0.8MPa，氩气流量为8.5m3/min。3）钢板回火，利用辊底式回火炉对钢板进行回火处理，钢板回火温度为200℃，保温时间70min。经上述热处理后，钢板的组织为回火马氏体+马氏体，力学性能测试结果均在设计范围内，具体如下：抗弹性能达到中华人民共和国公共安全行业标准GA164本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防弹钢板，其特征在于：防弹钢板的长度为3.0米-10.0米、宽度为1.0米-2.0米、厚度为2.2mm-8.0mm；所述防弹钢板的化学成分为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%，其余为Fe元素和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种防弹钢板，其特征在于：防弹钢板的长度为3.0米-10.0米、宽度为1.0米-2.0米、厚度为2.2mm-8.0mm；所述防弹钢板的化学成分为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%，其余为Fe元素和不可避免的杂质。


2.一种防弹钢板的热处理方法，依次包括钢板加热、钢板淬火及钢板回火，其特征在于，具体操作步骤如下：
1）钢板加热，钢板加热温度890℃-930℃，保温时间5min/mm；加热过程向炉内注入氩气避免钢板加热过程氧化，利用氧气分析仪对炉内氧含量进行检测和监控，保证加热过程炉内氧含量小于0.03%；
2）钢板淬火，采用淬火压床对钢板进行淬火处理，采用氩气/水雾化淬火工艺；淬火前半程采用工艺A，后半程采用工艺B，其中工艺A：水压力为0.25MPa-0.35MPa，钢板上表面的水流量为9-36m3/min，钢板下表面的水流量为15-40m3/min，钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：李悦，
申请(专利权)人：晟普特北京防护科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11