一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其化学组分构成及质量百分比含量为：C：0.20～0.60％、Si：0.15～0.95％、Mn：0.50～0.80％、Al：0.10～0.40％、Ti：0.01～0.05％、V：0.02～0.10％、Ni：2～6％、Cr：0.30～0.70％、Mo：0.40～0.90％，并且8.4％≤(Ni+8Cr+10Mo)≤16.4％，余量为Fe及不可避免的杂质。其制造方法包括：冶炼，使用上述1500MPa级高强度自强韧防护钢板的成分冶炼；浇铸；加热；轧制；钢板空冷。在钢板轧制后的空冷过程中，钢中的奥氏体发生马氏体相变，并伴有碳化物的析出，同时在冷却过程中完成自回火。本发明专利技术的1500MPa级高强度自强韧钢板的微观组织为马氏体+残余奥氏体+弥散析出的碳化物，其屈服强度为900～1100MPa，抗拉强度为1400～1600MPa，断后伸长率超过10～16％，

【技术实现步骤摘要】
一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板及其制造方法


[0001]本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]装甲材料是装甲防护系统的物质基础。自从装甲防护概念出现以后，人类就不断研究和制造适用于制造装甲的高性能装甲材料。而在装甲防护系统中，最简单也最有效的结构单元为均质装甲钢。从1915年装甲钢在世界第一辆坦克上得到应用到如今，装甲钢已有100多年的发展。当前各国采用的装甲钢在性能上已经大大不同于传统装甲钢，故称之为“现代装甲钢”。现代装甲钢的应用范围很广，如主战坦克、轻型坦克、步兵战车等装甲车辆。随着现代反装甲武器不断发展，新型穿甲弹、破甲弹、爆炸成形弹丸等破甲水平不断提高，对于装甲防护平台的威胁越来越大，对于装甲防护水平的要求越来越高。因此，超高强度高性能装甲钢一直是国内外专家学者关注的重点。
[0003]随着装甲钢板性能和整车总体设计水平的提高，基体装甲的厚度承下降趋势。表1是世界上著名主战坦克首上装甲厚度变化情况。从中表可以看出，装甲厚度在不断的减薄，而钢板的厚度减薄更便于提高装甲的抗弹性能、改善工艺性能和降低成本。相对于厚板，薄板更容易获得综合机械性能较好的高强度均质装甲钢板，从而提高装甲的抗弹性能。装甲钢(特别是高硬度装甲钢)在加工过程中的三大工艺难点是校直、切削和焊接。薄规格装甲板容易校直，易于切割，且下料精度较高，可用剪切和火焰切割的工艺代替切削加工。薄钢板更易于淬透，故总合金含量较低，碳当量也低，有利于改善钢板的焊接、热处理等热加工工艺性能。同时，薄规格钢板与厚板相比，其合金含量的降低直接使钢板的成本大大降低。因此，现代高强度高性能装甲钢板的开发特点是高强硬度、薄规格、优良的焊接性能和机械加工使用性能。
[0004]以“防弹钢”或“装甲钢”为关键词进行了联机检索。目前，高强度的装甲防护用钢的合金成分多以Cr、Ni、Mo体系为主，辅以少量的微合金化元素作为强化手段。通常此类钢板生产方式包括冶炼、轧制、淬火及回火处理，其强度大多在1000MPa左右，超过1500MPa以上的高强度薄规格钢板必须要经过特殊的淬火装置才能保证钢板在热处理后的平直度，导致超高强度钢板在应用方面具有一定的局限性。同时，由于钢板在轧制后还需要经过淬火和回火工艺处理，钢板的生产效率低，成本高。如专利公开号CN105088090A公布了“一种抗拉强度2000MPa级的防弹钢及其制造方法”，该钢板的成分百分比为：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。其制造方法包括：冶炼和浇铸、加热、轧制、冷却、淬火以及低温回火。通过该专利能够得到抗拉强度在2000MPa级的超高强度防弹钢板，同时布氏硬度可以达到600HBW级。专利公开号CN106756495A公布了“一种1760MPa超高强抗弹钢及其制造方法”，该钢板的制造过程包括：KR铁水预处理；转炉冶炼；LF炉外精炼；RH真空脱气转炉外二次精炼；板坯连
铸；板坯再加热；粗轧机粗轧；精轧机精轧；淬火、回火检验。采用该专利的方法生产所得的6
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25mm超高强合金钢板，达到了优异的强韧性匹配，零下40℃低温冲击韧性优良。通过控制轧制、淬火及回火热处理，钢板金相组织结构主要为回火马氏体，抗拉强度≥1760MPa，屈服强度≥1270MPa，
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40℃横向低温冲击功≥20J，表面布氏硬度≥490HBW。专利公开号CN102776337A公布了“30MnCrNiMo装甲钢板零件的压力淬火及加工方法”，该方法针对中厚度的30MnCrNiMo装甲钢板制造的有或无机械加工的大中小平板件以及折弯件的淬火及加工处理，步骤包括：入厂的整张退火装甲钢板压力淬火
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低温回火
→
抛丸清理及矫平
→
单个零件或多个零件组合下料直接成型或后续加工成型。该方法能有效控制30MnCrNiMo装甲钢板零件的淬火变形，保证淬火质量。
[0005]从上述高强度防弹钢板的专利情况来看，目前高强度的防弹钢板最高可以达到2000MPa的强度级别，但是对于高强度级别的钢板来说，在生产制造的过程中均采用的是淬火+回火工艺对轧制后的钢板进行热处理。对于高强度级别的钢板来说，为了保证其在热处理过程中仍然保持良好的板形，通常还需要采用特殊的热处理装置对钢板(件)在热处理过程中进行约束，这样导致钢板的生产制造的效率低下，成本高昂，同时后续在使用中的难度加大。
[0006]因此，有必要开发一种强度在15000MPa级(或以上)，生产工艺简单，并且能够保证薄规格钢板板形的高强度防弹用钢，以满足防护装备对高强度防弹钢的需求。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种本专利技术提供一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其强度可达到1500MPa级，低温韧性具有显著的优势。还提供一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板的制作方法，生产工艺简单，可操作性较强，提高了钢板的轧制效率，降低了生产过程的能耗，显著降低生产制造成本。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的提供一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其化学组分构成及质量百分比含量为：C：0.20～0.60％、Si：0.15～0.95％、Mn：0.50～0.80％、Al：0.10～0.40％、Ti：0.01～0.05％、V：0.02～0.10％、Ni：2～6％、Cr：0.30～0.70％、Mo：0.40～0.90％，并且8.4％≤(Ni+8Cr+10Mo)≤16.4％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0009]在本专利技术钢的成分设计中：
[0010]碳C：能够保证材料强度的同时还能与Nb、V、Ti等微合金元素析出细小弥散的碳化物。钢中碳含量低会导致钢板中马氏体的含碳量低，析出碳化物的体积分数小，起不到有效的强化作用；但当钢中的碳元素含量过高时，钢板在冷却过程中又会形成孪晶马氏体，其塑韧性差。因此，本专利技术的碳含量控制在0.20～0.60％。
[0011]硅Si：硅有固溶强化的作用，能够提高钢的耐蚀性能和高温抗氧化性能，且Si的加入能够有效的提高钢板的弹性模量；但含量过高会导致钢表面脱碳严重，降低焊接性能。因此，本专利技术选择的硅含量在0.15～0.95％。
[0012]锰Mn：锰是钢中稳定奥氏体的主要元素，较高的锰含量能够保证材料基体组织为稳定的奥氏体组织，每1％的锰可以降低钢的马氏体转变温度约35～50℃。少量的添加锰元素有利于钢板中奥氏体稳定性的增加，推迟钢中奥氏体向珠光体铁素体转变的温度；但过高的锰含量会显著降低钢板的马氏体转变问题，使钢板在室温下仍有较多的残余奥氏体未
发生马氏体相变，导致钢板的强度降低。本专利技术的锰含量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其特征在于，其化学组分构成及质量百分比含量为：C：0.20～0.60％、Si：0.15～0.95％、Mn：0.50～0.80％、Al：0.10～0.40％、Ti：0.01～0.05％、V：0.02～0.10％、Ni：2～6％、Cr：0.30～0.70％、Mo：0.40～0.90％，并且8.4％≤(Ni+8Cr+10Mo)≤16.4％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其特征在于，其屈服强度为900～1100MPa，抗拉强度为1400～1600MPa，断后伸长率10～16％，
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40℃下时的夏比冲击功为80～120J。3.根据权利要求1所述的1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其特征在于，其基体组织为空冷马氏体+残余奥氏体+弥散析出的碳化物。4.根据权利要求1所述的1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其特征在于，其厚度为4～25mm。5.根据权利要求1所述的1500MPa级高强度自强韧防护钢板，其特征在于，所述不可避免的杂质包括：P：＜0.02％，S：＜0.02％。6.一种1500MPa级高强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君，姚连登，赵小婷，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：