Способ изготовления стальных бронеэлементов для средств индивидуальной защиты

 

Использование: для средств индивидуальной защиты. Сущность изобретения: способ включает горячую прокатку, охлаждение, отжиг, механическую обработку, холодное формообразование, закалку, отпуск. Прокатку осуществляют в интервале температур от Ac₃ + 100°С до Az₃ + 50°С с частными обжатиями 12 - 14%. Отжиг проводят с использованием тепла прокатного нагрева, закалку - при скорости охлаждения 40 - 50°С/c и отпуск - при температуре 140 - 170°С.

Изобретение предназначено для изготовления стальных бронеэлементов в средствах индивидуальной защиты (бронежилетах, бронещитках и т.д.), а также деталей специальной техники, например бронеавтомобилей.

Известен способ деформационно-термической обработки [1], которым с целью повышения механических свойств листовой стали осуществляют аустенизационный нагрев, подстуживание на воздухе до температуры Ar₃...Ar₃ + 30^оС. При этой температуре осуществляют деформирование прокаткой в 2-3 прохода с обжатием в каждом проходе 15-20%. После этого производят охлаждение на воздухе до температуры Ar₁-(20-50)^оС и выдерживают при этих температурах до конца перлитного превращения, а затем охлаждают до комнатной температуры, производят закалку и отпуск.

Недостатки этого способа - длительность подстуживания подката на воздухе (около 40^оС) и деформирование при сравнительно низкой температуре (800-820^оС) с большими частными обжатиями. Это приводит к снижению производительности, повышенному расходу энергии и снижению стойкости инструмента (валков). В способе не обусловлены скорости охлаждения при закалке и температура отпуска стали. Указанный способ направлен на повышение механических свойств листовой стали (σ_в , KCV). Противопульная стойкость бронеэлементов, изготовленных из таких листов, не обеспечивает необходимых требований.

Наиболее близким техническим решением является решение, согласно которому способ включает горячую прокатку листа при температуре 1020-700^оС, охлаждение на воздухе, отжиг, механическую обработку, холодную штамповку, закалку, отпуск при температуре 200^оС [2].

Недостаток указанного способа - низкая противопульная стойкость стальных бронеэлементов по отношению к 5,45 мм автоматному патрону 7Н6 с пулей с термоупрочненным сердечником (дистанция 100% непробитая - 120-150 м вместо 25-50 м).

Цель изобретения - повышение противопульной стойкости стальных бронеэлементов от 5,45 мм автоматных патронов 7Н6 с пулей с термоупрочненным сердечником при обстреле по нормали при толщине бронеэлемента не более 5,0 мм (для обеспечения сохранения общей массы бронежилета на достигнутом уровне) при отсутствии хрупких разрушений и достаточной живучести (способности выдерживать не менее трех поражений в площадь 0,2 дм²).

Цель достигается за счет того, что в способе изготовления стальных бронеэлементов для средств индивидуальной защиты, включающем горячую прокатку, охлаждение, отжиг, механическую обработку, холодное формообразование, закалку, отпуск, прокатку осуществляют в интервале температуры от Ac₃ + 100^оС до Ar₃ + 50^оС с частными обжатиями 12-14%. Отжиг проводят с использованием тепла прокатного нагрева, а закалку - при скорости охлаждения 40-50^оС/с и отпуск - при температуре 140-170^оС.

Деформирование при указанной температуре не приводит к распаду твердого раствора аустенита, не обеспечивает образование субструктуры в аустените и дисперсное строение перлита, а последующая закалка с предлагаемой скоростью охлаждения (40-50^оС/с) - мелкое зерно (3-5 мкм), предотвращение бейнитного распада и отсутствие опасных локальных микронапряжений. Отпуск при температуре 140-170^оС достаточен для устранения закалочных микронапряжений и не приводит к обеднению твердого раствора углеродом и легирующими элементами за счет карбидообразования. Увеличение температуры начала прокатки выше Ac₃ + 100^оС ведет к повышенному окалинообразованию, значительному обезуглероживанию и существенному росту аустенитного зерна. Завершение прокатки при температуре ниже Ar₃ + 50^оС с частными обжатиями более 14% сопровождается повышением расхода энергии и сопротивления деформированию. Уменьшение частных обжатий менее 12% приводит к существенной неравномерности деформирования по толщине проката и снижению производительности. Закалка со скоростью более 50^оС/с приводит к образованию трещин, а менее 40^оС/с - к возникновению немартенситных продуктов превращения. Отпуск закаленной стали при температуре выше 170^оС ведет к существенному снижению прочности, а ниже 140^оС - к малым значениям пластичности и ударной вязкости.

Предлагаемый способ изготовления бронеэлементов обеспечивает повышенную противопульную защиту от 5,45 мм автоматного патрона 7Н6 с пулей с термоупрочненным сердечником в толщине 4,6 + 0,3 мм при обстреле по нормали с дистанции 50 м (V_уд = 845-855 м/с) при вязком характере разрушения и достаточной живучести по сравнению с прототипом, который обеспечивает достигнутый уровень защиты при толщине бронеэлементов 5,7 мм и более, что составляет прирост массы БЖ, равный 1,0-1,2 кг.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ более экономичен, так как обеспечивает большую производительность прокатного оборудования, уменьшенное количество операций при изготовлении бронеэлементов (вместо отжига с отдельного нагрева используют тепло прокатного нагрева), снижает расход энергии, повышает защитные (баллистические) свойства бронеэлемента при сохранении массы бронежилета или уменьшает массу бронежилета при сохранении противопульной стойкости на уровне прототипа.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ БРОНЕЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ, включающий горячую прокатку охлаждение, отжиг, механическую обработку, холодное формообразование, закалку, отпуск, отличающийся тем, что прокатку осуществляют в интервале температур от Ac₃ + 100^oC До Ar₃ + 50^oC с частными обжатиями 12 - 14%, отжиг проводят с использованием тепла прокатного нагрева, а закалку - при скорости охлаждения 40 - 50^oС/с и отпуск - при температуре 140 - 170^oС.