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防弹钢板及其热处理方法与流程

时间:2021-05-14 来源:山东盛德鑫淼 点击: 1175

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。 

本发明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,本发明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,本发明的有益效果是: 

 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发明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。 、 抗弹性能达到中华人民共和国公共安全行业标准ga164-2005中“箱体或防弹钢板”a级。 处理后将水平尺放在钢板表面,测量钢板与水平尺之间缝隙的距离,即为钢板的不平度。与常规采用水作为淬火介质相比,对比30组钢板不平度测量结果的平均值,本实施方案钢板板型控制较好。 以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例,但不应该限制本发明的保护范围,凡在不违背本发明的精神和原则的前提下,所作的种种修改、等同替换以及改进,均应落入本发明的保护范围之内。

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