Изобретение относится к области металлургии и к области бронезащиты, а именно к свариваемой противопульной броневой стали, применяемой для противопульной защиты автомобилей, спецвагонов и других легкобронированных машин. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, ниобий, медь, серу, фосфор и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,38-0,43, кремний 0,50-0,80, марганец 0,30-0,50, хром 1,20-1,50, никель 0,90-1,20, молибден 0,75-0,85, ванадий 0,18-0,28, ниобий 0,02-0,05, медь 0,30, сера 0,01, фосфор 0,01, железо - остальное. Сталь обладает удовлетворительной свариваемостью в толщинах до 20 мм и имеет повышенную живучесть, высокую противопульную стойкость в сочетании с пониженной склонностью к образованию вторичных осколков при воздействии современных средств поражения.
Известно, что высокопрочные стали склонны к хрупкому разрушению при эксплуатации, особенно при низких температурах. В данной стали устойчивость к хрупкому разрушению и высокие прочностные характеристики достигаются легированием титаном (до 0,2 мас.%), а также содержанием в составе и соблюдением обязательного соотношения легирующих элементов: титана, циркония, марганца, кальция и магния.
Также известна высокопрочная сталь, содержащая, мас.%: 0,25-0,55 углерода, 0,15-2,0 кремния, 0,6-2,0 марганца, 0,7 хрома, 0,2 никеля, 0,2 молибдена, 0,05-0,3 ванадия, 0,03 ниобия, до 0,2 меди, 0,1 серы, 0,05 фосфора. Кроме того, данная сталь в качестве легирующих компонентов содержит алюминий, вольфрам, титан, цирконий, азот, свинец и оксиды.
Однако малое содержание хрома и никеля приводит к получению после термообработки структуры, содержащей до 15% верхнего бейнита, что снижает работоспособность при пулевом обстреле и баллистические свойства броневых сталей.
Наиболее близкой по составу и достигаемому техническому результату является броневая сталь, содержащая, мас.%: 0,46-0,54 углерода, 0,17-0,37 кремния, 0,5 марганца, 2,8-3,2 хрома, 1,5-2,0 никеля, 1,7-2,2 молибдена, 0,25-0,36 ванадия, 0,01-0,03 алюминия, 0,012 серы, 0,012 фосфора.
Известная броневая сталь обладает достаточно высокой пулестойкостью, но недостаточной живучестью. Кроме того, из-за повышенного содержания карбидообразующих элементов (хрома молибдена и ванадия) имеются значительные сложности при гибке, что существенно ограничивает применение стали.
Высокое содержание углерода (до 0,54%) делает вышеупомянутые стали склонными к хрупким разрушениям, особенно проявляющимся при обстреле при отрицательных температурах, а также исключает возможность получения качественных сварных соединений.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание свариваемой противопульной броневой стали, обеспечивающей удовлетворительную свариваемость в толщинах до 20 мм, повышенную живучесть, высокую противопульную стойкость в сочетании с пониженной склонностью к образованию вторичных осколков при воздействии современных средств поражения.
Технический результат достигается тем, что свариваемая противопульная броневая сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу и фосфор, дополнительно содержит ниобий и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,38-0,43, кремний 0,50-0,80, марганец 0,30-0,50, хром 1,20-1,50, никель 0,90-1,20, молибден 0,75-0,85, ванадий 0,18-0,28, ниобий 0,02-0,05, медь 0,30, сера 0,01, фосфор 0,01.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.
Броневую сталь по изобретению выплавляли в электропечи с последующим электрошлаковым переплавом. Состав стали представлен в таблице. Предпочтительно повышенное содержание в стали молибдена (до 0,85 мас.%) и соблюдение соотношения молибден/углерод в пределах от 1,44 до 1,60. После огневой зачистки и термообработки слябы прокатывали на лист заданной толщины. При этом учитывали, что для обеспечения широкого диапазона требований к пулестойкости сварных броневых конструкций толщина стальных бронедеталей должна составлять 6,5-20 мм. Окончательной термообработкой получали заданную твердость 54-55 HRC и мелкодисперсную структуру низкоотпущенного мартенсита с размером зерна 4-5 мкм. Режимы окончательной термообработки выбирались с учетом толщины бронеэлемента и требований по уровню баллистической стойкости и технологичности при гибке, сварке и т.д. В сварных соединениях, полученных по стандартной технологии, отсутствовали горячие и холодные трещины.
Листы из стали по изобретению подвергали обстрелу бронебойными пулями Б-32 калибром 7,62 мм.
Результаты испытаний показали, что все испытуемые листы толщиной 10 мм из стали по изобретению, а также сваренные бронедетали, обладали высокой противопульной и противоосколочной стойкостью, не имели хрупких разрушений, не давали вторичных осколков и обеспечивали повышенную защиту от пуль по 6а классу ГОСТ 50744-95.
Существующая в настоящее время известная свариваемая броневая сталь обеспечивает аналогичную защиту только в толщине 15 мм, что увеличивает на 25-30% массу броневой конструкции.
Из представленных результатов испытаний следует, что свариваемая противопульная броневая сталь по изобретению в составе сварной конструкции обеспечивает достижение технического результата.
№ плавки |
Содержание компонентов, мас.% |
С |
Si |
Мn |
Сr |
Ni |
Mo |
М |
Nb |
Cu |
S |
P |
1 |
0,39 |
0,70 |
0,40 |
1,25 |
1,10 |
0,78 |
0,21 |
0,04 |
0,1 |
0,01 |
0,01 |
2 |
0,43 |
0,56 |
0,30 |
1,38 |
1,18 |
0,81 |
0,20 |
0,035 |
0,08 |
0,01 |
0,01
|
Свариваемая противопульная броневая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ниобий и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод |
0,38-0,43 |
кремний |
0,50-0,80 |
марганец |
0,30-0,50 |
хром |
1,20-1,50 |
никель |
0,90-1,20 |
молибден |
0,75-0,85 |
ванадий |
0,18-0,28 |
ниобий |
0,02-0,05 |
медь |
0,30 |
сера |
0,01 |
фосфор |
0,01 |
железо |
остальное |
|