Многослойная бронепреграда (варианты)
Группа изобретений относится к многослойным бронепреградам. Многослойная бронепреграда для изготовления средств индивидуальной защиты, транспортных средств и стационарных объектов по варианту 1 состоит из трех слоев - лицевого, промежуточного и тыльного, соединенных между собой на молекулярном уровне. Лицевой слой выполнен толщиной (0,35÷0,46)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из инструментальной легированной стали марки 9ХС. Промежуточный слой выполнен толщиной (0,03÷0,04)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из нержавеющей стали марки 08Х18Н10, тыльный слой выполнен толщиной (0,51÷0,62)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из конструкционной легированной хромоникельмолибденовой стали определенного состава. Лицевой и тыльный слой выполнены с твердостью 62-65 НRС и 57-58 НRС соответственно или 60-63 НRС и 55-56 НRС соответственно. Многослойная бронепреграда по варианту 2 содержит тыльный слой из конструкционной хромоникельванадиевой стали определенного состава. Изобретение обеспечивает высокую противопульную стойкость от пуль различного калибра. 2 н.з. ф-лы, 1 ил. 4 табл.
Предлагаемое изобретение относится к многослойным бронепреградам и может быть использовано для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ), транспортных средств и стационарных объектов для защиты от бронебойных пуль стрелкового оружия.
Необходимость в предлагаемом изобретении возникла в связи с тем, что нужно найти защиту от:
- пули П-80 с высокотвердым (HRC≥62) сердечником калибра 7,62 мм бельгийской винтовки FAL, скорость пули 830±10 м/с;
- пули М193 американской винтовки М16А1 со свинцовым сердечником высокой пробивной способности калибра 5,56 мм, скорость пули 1000±10 м/с;
- бронебойно-зажигательной пули БЗ-43 со специальным сердечником (HRC≥56) калибра 7,62 мм (патрон 57 - БЗ-231) автомата АКМ, скорость пули 720-750 м/с, что соответствует 5А классу защиты по ГОСТ 50744-95;
- пули ПС-43 ТУС со стальным термоупрочненным сердечником калибра 7,62 мм автомата АКМ (HRC≥56) в системе СИЗ с меньшей толщиной стальной бронепанели для снижения веса изделия (бронежилеты, щиты и др.) и, следовательно, повышения их тактико-технических характеристик.
В настоящее время при изготовлении средств индивидуальной защиты, транспортных средств и стационарных объектов используются стальные бронепреграды, изготовленные из монолитного стального листа, причем используются следующие композиции бронепреград:
1. Стальная монолитная бронепанель при непробитии панели:
- толщиной 10,5 (+0,3) мм для удержания пули П-80,
- толщиной 10,0 (+0,3) мм для удержания пули БЗ-43 и М193,
- толщиной 6,5 (+0,3) мм для удержания пули ПС-43 ТУС.
2. Стальная монолитная бронепанель толщиной 4,7 (+0,3) мм совместно с тканевым бронеслоем ТСВМ рассчитана на удержание пули ПС-43 ТУС при непробитии композиции, но пробитии стальной панели, что соответствует 5 классу защиты по ГОСТ 50744-95.
Недостатком стальных монолитных преград, используемых в средствах защиты, является толщина стальной панели, которая, обеспечивая защиту объекта, также значительно влияет на массу изделия и, как следствие, его тактико-технические параметры.
В то же время особенностью пуль П-80 и БЗ-43 является то, что их сердечник, имеющий острый нос, изготовлен из углеродистой стали, термоупрочненной на высокую твердость по Роквеллу не менее 62 HRC. В связи с этим бронепанель должна обладать такими свойствами, при которых ее поверхностный высокотвердый слой разрушает острый нос сердечника, тем самым снижая его проникающую способность, а последующие слои металла тыльного слоя с более высокой вязкостью поглощают энергию удара без образования трещин и разрушения брони, т.е. бронепреграда должна быть многослойной.
Известен способ получения многослойной стальной брони с высокотвердым поверхностным слоем за счет насыщения поверхностного слоя низколегированной стали углеродом (Патент RU №2090828 C1, 1997 г). Способ имеет недостатки.
Во-первых, заявленная твердость поверхностного слоя по Роквеллу 62÷67 HRC сопоставима с твердостью сердечника пули и достаточна для разрушения острого носа сердечника пули БЗ-43, но существующая технология не позволяет управлять процессом с получением гарантированной глубины цементированного слоя на стальной пластине. При обработке стальной пластины методом цементации на глубину порядка 1,0 мм величина цементированного (лицевого) слоя колеблется в пределах 0,8-1,4 мм, что, естественно, приводит к изменению соотношения слоев: цементированного (высокотвердого) и основного (тыльного) пластичного и менее твердого, а тем самым принципиально меняется противопульная стойкость бронепреград.
В-вторых, цементации подвергаются, как правило, только легированные низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,18% по массе. На таких сталях даже при получении цементированного слоя нужной толщины и необходимой твердости после термообработки бронепанели основной слой стали, имеющий низкое содержание углерода, не будет иметь прочностных механических свойств, достаточных для обеспечения противопульной стойкости.
В-третьих, между цементированным и основным слоями металла достаточно большая переходная зона, в которой содержание углерода меняется от максимальной величины в цементированном слое до минимального в основном слое. Величина этой зоны также весьма переменна и непосредственно связана с содержанием углерода в цементированном слое.
Нами ранее была проведена работа по получению двухслойной стальной брони с использованием метода цементации поверхностного слоя. Были изготовлены образцы толщиной 4,5 и 5,6 мм из широко используемой стали 18Х2Н4МА и среднеуглеродистой легированной 40ХНМС с целью получения высокотвердого поверхностного слоя на уровне 62÷64 HRC после их соответствующей цементации и термообработки. Стали обрабатывались для получения цементированного слоя толщиной 1,0 мм. Исследования показали, что на стали 18Х2Н4МА величина цементированного слоя колебалась в пределах 0,8-1,3 мм с соответствующими колебаниями переходной зоны до 0,5-0,7 мм. Твердость поверхностного цементированного слоя находилась в пределах 62-65 HRC, а твердость основного металла весьма низкая 35÷38 HRC. При испытании образцов по 5 классу пулями ПС-43 ТУС происходило их хрупкое разрушение или пробитие с расколами. При цементации стальных панелей из стали 40ХНМС проводилась по двум технологиям: в газовой среде (газовый карбюризатор) и с использованием твердого карбюризатора (древесный уголь) не удалось получить плотного цементированного слоя. Слой был рыхлый с отслоениями, т.е. сталь такого состава (среднеуглеродистая, низколегированная), на которой удается получить уровень механических свойств после обычной термической обработки на достаточно высоком уровне с твердостью 52÷56 HRC, не может быть использована для цементации. Этим еще раз были подтверждены рекомендации по составу сталей, которые могут подвергаться цементации.
Известна многослойная стальная бронепанель, состоящая из двух слоев конструкционной стали следующего состава (мас.%) (Патент США №4645720 41Н 5/04, С21D 9/42, 1987 г.)
| Лицевой слой: | Тыльный слой: | |
| углерод | 0,30-0,80 | 0,17-0,40 |
| марганец | 0,40-1,20 | 0,40-2,00 |
| кремний | 0,10-0,80 | 0,10-0,80 |
| хром | 0,20-2,80 | 0,10-1,50 |
| молибден | 0,05-1,00 | 0,05-1,50 |
| алюминий | 0,01-0,05 | 0,01-0,05 |
| никель | до 0,440 | ------- |
| фосфор | до 0,015 | до 0,025 |
| сера | до 0.015 | до 0,025 |
| железо - остальное | железо - остальное |
Твердость лицевого слоя находится в интервале 43,6÷64,5 HRC (НВ 410÷680). Твердость тыльного слоя не менее 41,5 HRC (НВ≥380). Соотношение толщины лицевого слоя к тыльному относительно суммарной толщины листа составляла от (0,30/0,70)Н до (0,70/0,30)Н.
Способ имеет недостатки.
Во-первых, заявленные интервалы химического состава легирующих элементов как лицевого, так и тыльного слоев весьма велики, и велики настолько, что при предельных значениях содержания элементов заявленного интервала получатся совершенно разные стали по уровню механических свойств. Так, стали лицевого слоя при содержании элементов на нижнем уровне соответствуют стали марок З0Г или 40Г или в лучшем случае сталь марки 30Х (ГОСТ 4543-71), имеющие низкую устойчивость переохлажденного аустенита (1÷2 с.). В связи с этим стали 30Г, 40Г закаливаются на воду от температуры 800÷840°С и предназначены для изготовления деталей крепежа невысокой прочности, а сталь 30Х закаливается на воду или масло от температуры 850÷875°С и предназначена для изготовления деталей крепежа более высокого уровня механических свойств. Стали марок 30Г и 30Х неглубокой прокаливаемости и более высокий уровень механических свойств имеет сталь марки 30Х после закалки от 820°С на воду и низком отпуске 180÷200°С, σв=1170 МПа, σ0,2=955 МПа, δ5=9%, Ψ=17%, KCU=44 дж/см2, HRC=36-40.
При содержании в лицевом слое легирующих элементов на верхнем уровне сталь в большей степени соответствует маркам 75÷90 ХМФ (ОСТ 24.013.04-83) или 7Х2СМФ (ОСТ 24.013.20-90), которые в основном предназначены для опорных валков листовых станов горячей прокатки и бандажей опорных составных валков для станов холодной прокатки, а также для валков обжимных и сортовых станов горячей прокатки. Эти марки сталей используются в основном в нормализованном или закаленном состояниях после высокого отпуска при температуре 480÷510°С, а для изделий в низкоотпущенном состоянии, как правило, не используются.
Таким образом, сталь для верхнего лицевого слоя с представленными интервалами легирующих элементов на верхнем и нижнем уровнях являются практически разными сталями и по уровню механических свойств и назначению.
При содержании легирующих элементов на нижнем уровне после закалки и низкого отпуска твердость лицевого слоя находится на уровне 36÷40 HRC и является сопоставимой с твердостью тыльного слоя по верхнему уровню легирующих элементов, как отмечается в Патенте США, который равен величине не менее 41,5 HRC. Тем самым складывается парадоксальная ситуация, когда твердость лицевого слоя меньше тыльного.
Химические составы легирующих элементов тыльного и лицевого слоев практически отличаются только содержанием углерода. Верхний уровень содержания углерода тыльного слоя соответствует нижнему уровню его содержания в лицевом слое. Остальные легирующие элементы имеют весьма широкий и равный интервал значений, при которых на верхнем и нижнем уровнях легирующих элементов сталь имеет разный уровень механических свойств после окончательной термообработки. Так, содержанию легирующих элементов на нижнем уровне соответствуют стали марок 15Г и 20Г, а на верхнем уровне стали марок 5ХГМ и 35ХГСА. Как видно, стали имеют принципиально разные уровни легирования, а следовательно, и уровень механических свойств.
Стали 15Г и 20Г используются, как правило, в нормализованном состоянии и, следовательно, имеют низкий уровень прочностных свойств. После термической обработки (закалка и низкий отпуск) эти стали в качестве тыльного слоя будут иметь твердость по Бринеллю НВ=170÷200 (НВ⌀10/3000=4,26-4,61), что значительно ниже, чем минимально заявленная твердость тыльного слоя НВ=380, практически в 2 раза. Сталь марки 5ХГМ, относящейся к классу штамповых сталей, и сталь марки 35ХГСА, относящейся к классу конструкционных среднеуглеродистых, после закалки и низкого отпуска имеют твердость на одном уровне НВ=510 (HRC=52).
Таким образом, приведенный сравнительный уровень твердости сталей по патенту США, соответствующий нижнему и верхнему содержанию химических элементов как в лицевом, так и тыльном слоях, говорит о их существенном различии, а следовательно, и о совершенно разном уровне противопульной стойкости двухслойной стали, если ее изготовить по заявленному химсоставу.
Задачей предлагаемого изобретения является создание стальной многослойной бронепреграды с более высокой противопульной стойкостью, которая обеспечивает:
- в средствах защиты передвижных и стационарных объектов защиту от пуль П-80, М193, БЗ-43 в меньших толщинах, чем монолитная стальная броня, что приведет к снижению массы изделия и, следовательно, повышению их тактико-технических характеристик, т.е. удержание пули П-80 в толщине менее 10,5 мм, пули БЗ-43 и М193 в толщине менее 10,0 мм, пули АКМ ТУС в толщине менее 6,5 мм,
- в средствах индивидуальной защиты, состоящей из стальной многослойной панели плюс тканевый бронеслой из ТСВМ, защиту от пули БЗ-43 по 5А классу с сохранением или возможно уменьшением толщины стальной панели, которая для монолитной брони равна 4,7+0,3 мм, что также приведет к снижению веса изделия.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что предлагается новая многослойная бронепреграда (чертеж), состоящая из трех слоев сталей, соединенных между собой на молекулярном уровне, по двум вариантам изготовления:
Вариант 1:
Лицевой слой (1) из стали 9ХС ГОСТ 5950-73 следующего химического состава (мас.%):
углерод - 0,85-0,95
кремний - 1,20-1,60
марганец - 0,30-0,60
хром - 0,95-1,25
железо - остальное.
Промежуточный слой (2) из стали 08Х18Н10 ГОСТ 5632-72 следующего химического состава (мас.%):
углерод - ≤0,08
кремний - ≤0,80
марганец - ≤2,00
хром - 17,0-19,0
никель - 9,0-11,0
железо - остальное.
Тыльный слой (3) из стали марки 45ХГСНМА следующего химического состава (мас.%):
углерод - 0,44-0,48
кремний - 1,2-1,6
марганец - 0,3-0,6
хром - 1,3-1,7
никель - 1,4-1,8
молибден - 0,2-0,4,
железо - остальное.
Соотношение толщин слоев относительно суммарной толщины бронепанели «Н»:
Лицевой слой (1) - (0,35-0,46) Н,
Промежуточный слой (2) - (0,02-0,03) Н,
Тыльный слой (3) - (0,51-0,62) Н.
Лицевой и тыльный слои выполнены с твердостью 62-65 HRC и 57-58 HRC соответственно или 60-63 HRC и 55-56 HRC соответственно.
Вариант 2:
Лицевой слой из стали ХВГ ГОСТ 5950-73 следующего химического состава (мас.%):
углерод - 0,90-1,05
кремний - 0,10-0,40
марганец - 0,80-1,10
хром - 0,90-1,20
вольфрам - 1,20-1,60
железо - остальное
Промежуточный слой (2) из стали 08Х18Н10 ГОСТ 5632-72 следующего химического состава (мас.%):
углерод - ≤0,08
кремний - ≤0,80
марганец - ≤2,00
хром - 17,0-19,0
никель - 9,0-11,0
железо - остальное
Тыльный слой (3) из стали марки 45ХН2МФА следующего химического состава (мас.%):
углерод - 0,44-0,48
кремний - 0,2-0,4
марганец - 0,4-0,7
хром - 1,12-1,4
никель - 1,3-1,8
молибден - 0,31-0,5
ванадий - 0,15-0,25
остальное - железо
молибден - 0,2-0,4,
железо - остальное
Соотношение толщин слоев относительно суммарной толщины бронепанели «Н»:
Лицевой слой (1) - (0,35-0,46) Н,
Промежуточный слой (2) - (0,02-0,03) Н,
Тыльный слой (3) - (0,51-0,62) Н
Лицевой и тыльный слои выполнены с твердостью 60-63 РКС и 55-56 РКС соответственно или 62-65 HRС и 57-58 HRС соответственно.
В сводной таблице 1 приведены варианты изготовления бронепанели обозначены слои, марки сталей и их химический состав.
Лицевой слой должен разрушить высокотвердые сердечники пуль АКМ ТУС, П80, бронебойной зажигательной пули БЗ-43 со специальным сердечником или расплющить свинцовый сердечник пули М193 с увеличением его диаметра, а тыльный слой - остановить дальнейшее продвижение разрушенных сердечников.
В связи с этим лицевой слой должен иметь твердость, сопостовимую с твердостью стального сердечника на уровне HRС=60-65 ед., а тыльный слой должен обладать более высокой пластичностью при достаточно высоком уровне предела прочности без его хрупкого разрушения. Лицевой слой выполнен из высокоуглеродистых сталей:
(вариант 1) - хромокремнистой марки 9ХС или
(вариант 2) - хромовальфрамовой низкокремнистой марки ХВГ, которые после термообработки на низкий отпуск имеют уровень твердости и предел сопротивления изгибу:
9ХС - HRС=62-65, σизг=2840-2920 н\мм2,
ХВГ - HRC=60-63, σизг=2940-3330 н\мм2.
Тыльный слой выполнен из конструкционных среднеуглеродистых сталей: (вариант 1) - хромоникельмолибденовой стали марки 45ХГСНМА или (вариант 2) - хромоникельванадиевой (низкокремнистой) стали марки 45ХН2МФА, которые после термообработки на низкий отпуск имеют уровень свойств:
45ХГСНМА - σв=2050-2100 МПа, σ0,2=1700-1750 МПа, δ5=6,5-6,9%, KCU=40-45 дж\см2, HRC=57-58.
45ХН2МФА - σв=2020-2070 МПа, σ0,2=1650-1700 МПа, δ5=6,9-7,7%, KCU=50-55 дж\см2, HRC=55-56.
| Таблица 1 | |||
| Слои | Вариант | Марка стали | Легирующий элемент, масс % |
| лицевой | 1 | 9ХС | углерод - 0,85-0,95 |
| (1) | ГОСТ 5950-73 | кремний - 1,20-1,60 | |
| марганец - 0,30-0,60 | |||
| хром - 0,95-1,25 | |||
| железо - остальное | |||
| 2 | ХВГ | углерод - 0,90-1,05 | |
| ГОСТ 5950-73 | кремний - 0,10-0,40 | ||
| марганец - 0,80-1,10 | |||
| хром - 0,90-1,20 | |||
| вольфрам - 1,20-1,60 | |||
| железо - остальное | |||
| Промежу- точный |
1,2 | 08Х18Н10 | углерод - ≤0,08 |
| ГОСТ | кремний - ≤0,80 | ||
| (2) | 5632-72 | марганец - ≤2,00 | |
| хром - 17,0-19,0 | |||
| никель - 9,0-11,0 | |||
| железо - остальное | |||
| Тыльный | 1 | 45ХГСНМА | углерод - 0,44-0,48 |
| (3) | кремний - 1,2-1,6 | ||
| марганец - 0,3-0,6 | |||
| хром - 1,3-1,7 | |||
| никель - 1,4-1,8 | |||
| молибден - 0,2-0,4 | |||
| железо - остальное | |||
| 2 | 45ХН2МФА | углерод - 0,44-0,48 | |
| кремний - 0,2-0,4 | |||
| марганец - 0,4-0,7 | |||
| хром - 1,12-1,4 | |||
| никель - 1,3-1,8 | |||
| молибден - 0,31-0,5 | |||
| ванадий - 0,15-0,25 | |||
| железо - остальное |
Промежуточный слой выполнен из нержавеющей стали марки 08Х18Н10, которая после термообработки на низкий отпуск имеет уровень свойств: σв=520-540 МПа, σ0,2=190-200 МПа, δ5=40%.
Промежуточный слой выполняет весьма важную роль:
- препятствует диффузии углерода из лицевого высокоуглеродистого слоя в тыльный в связи с наличием никеля в промежуточном слое,
- снижает напряжения между слоями в результате его более высокой пластичности, вызываемые неодинаковым коэффициентом расширения слоев, и тем самым повышает качество сцепления между лицевым и тыльным слоями и значительно снижает коробление многослойного листа при его охлаждении,
- предотвращает трещинообразование в менее пластичных лицевом и тыльном слоях, а потому обеспечивают целостность брони при многократных ударных баллистических нагрузках.
Таким образом, предлагается два варианта изготовления трехслойной бронепреграды (Таблица 2):
| Таблица 2 | ||
| Слой | Вариант 1 сталь | Вариант 2 сталь |
| Лицевой | 9ХС | ХВГ |
| Промежуточный | 08Х18Н10 | 08Х18Н10 |
| Тыльный | 45ХГСНМА | 45ХН2МФА |
Техническая задача решается следующим образом.
На подготовленных сутунках сталей для лицевого и тыльного слоев и листе промежуточного слоя производится зачистка поверхностей от окалины (дробеструйная, наждачная и др.) с последующим их обезжириванием, а затем сварка слоев по методике технологии «сварка горячей прокаткой».
Полученные трехслойные сутунки подвергаются высокому отпуску от температуры 690÷720°С для снятия внутренних напряжений и прокатываются на листовом стане «кварто» горячей прокатки на листы конечного размера. Затем листы подвергаются высокому отпуску также при температуре 680÷700°С для снятия внутренних напряжений в слоях сталей, снижения твердости лицевого и тыльного слоев до значения твердости по Бринеллю не более 285 ед. (НВǿ10\3000≥3,6 мм) в связи с образованием перлитно-ферритной структуры сталей. Далее листы подвергаются правке на листоправильных машинах для получения необходимой плоскостности.
Пример осуществления изобретения.
Для получения трехслойной бронепанели были подготовлены листы исходных размеров и сварены методом «сварка горячей прокаткой» в трехслойные сутунки по вариантам 1 и 2 по две сутунки на вариант (Таблица 3).
| Таблица 3 | |||||
| Вариант | Исполнение | Марка стали | Толщина исходных листов, мм | Толщина сутунки, мм | Толщина слоя, Δh |
| 1 | 9ХС | 10 | 29 | 0,35Н | |
| 08Х18Н10 | 1 | 0,03Н | |||
| 1 | 45ХГСНМА | 18 | 0,62Н | ||
| 1 | 9ХС | 10 | 23 | 0,44Н | |
| 08Х18Н10 | 1 | 0,04Н | |||
| 2 | 45ХГСНМА | 12 | 0,52Н | ||
| 2 | ХВГ | 12 | 33 | 0,36Н | |
| 08Х18Н10 | 1 | 0,03Н | |||
| 1 | 45ХН2МФА | 20 | 0,61Н | ||
| 2 | ХВГ | 18 | 39 | 0,46Н | |
| 08Х18Н10 | 1 | 0,03Н | |||
| 2 | 45ХН2МФА | 20 | 0,51Н |
Каждый вариант имеет исполнения 1 и 2, которые охватывают граничные исследованные значения соотношения толщин слоев листа, при которых обеспечиваются его служебные свойства. Ширина сутунок составляла 420 мм, длина 730-970 мм.
Проведение экспериментов по вариантам 1 и 2 вызваны тем, что необходимо было определить влияние пластичности сталей слоев на служебные свойства трехслойной стали, а поэтому в композиции по варианту 2 стали лицевого (ХВГ) и тыльного (45ХН2МФА) слоев имеют несколько более низкий предел прочности, но более высокие пластические свойства, чем стали по варианту 1. При этом в каждом варианте предусматривалась оценка влияния соотношения толщин лицевого и тыльного слоев относительно суммарной толщины листа «Н» соответственно от 0,35-0,36/0,62-0,61 до 0,44-0,46/0,52-0,51 на качество служебных свойств многослойного листа.
Сутунки после «сварки горячей прокаткой» были подвергнуты высокому отпуску при температуре 690÷700°С и затем прокатаны на стане горячей прокатки «кварто» на листы толщиной 9,0(+0,3), 8,0(+0,3), 5,5(+0,3), 4,5(+0,3) с последующим их высоким отпуском также при температуре 690÷700°С. Из двух сутунок каждого варианта получено четыре толщины листов следующим образом: первая сутунка вначале прокатывалась на лист толщиной 9,0 мм, затем ножницами на отводящем лист разрезался пополам и вторая половина листа докатывалась до толщины 8,0 мм.
Таким же образам вторая сутунка прокатывалась на листы толщины 5,5 и 4,7 мм. Из полученных листов толщиной 4,7 и 5,5 мм вырезаны образцы размером 165×270 мм, а из листов толщиной 8,0 и 9,0 мм образцы размером 300×300 мм для оценки служебных свойств. Образцы были термообработаны на конечный уровень свойств и испытаны. Результаты испытаний приведены в таблице 4.
Рассмотрение результатов показывает, что многослойные бронепанели, изготовленные по вариантам 1 и 2 и исполнения 1 и 2 в равной степени, обеспечивают:
1. Защиту от пули П-80 в толщине 9,0(+0,3) мм в отличие от толщины 10,5(+0,3) мм монолитной брони.
2. Защиту от пуль БЗ-43 и М193 в толщине 8,0(+0,3) мм в отличие от толщины 10,0(+0,3) мм монолитной брони.
3. Защиту от пули АКМ ТУС в толщине 5,5(+0,3) мм в отличие от толщины 6,5(+0,3) мм монолитной брони.
4. Защиту от пули БЗ-43 и М193 в композиции стальной бронепанели в толщине 5,5(+0,3) мм и тканевого бронепакета VGM в отличие от такой же композиции со стальной монолитной бронепанелью, которая не обеспечивает эту защиту.
5. Защиту от пули АКМ ТУС в композиции стальной бронепанели в толщине 4,7(+0,3) мм и тканевого бронепакета VGM в отличие от такой же композиции со стальной бронепанелью из монолитной брони, которая не обеспечивает эту защиту.
Более высокую эффективность защитных свойств многослойной брони, изготовленных по вариантам 1 и 2 и исполнения 1 и 2 в отличие от бронепанели из монолитной стали, можно объяснить прежде всего достаточно высокой твердостью лицевого слоя бронепанели, которая находится в пределах 62÷65 ед. по Роквеллу и которая равна или даже превышает твердость сердечников пуль АКМ ТУС, АКМ БЗ-43 и П-80. В результате этого происходит разрушение носовой части сердечника, приводящее к увеличению площади контакта сердечника пули с поверхностью бронепанели, и, как следствие, к снижению удельного давления сердечника пули на площади контакта ее с броней и последующим его удержанием, а также к снижению остаточной энергии пули после его прохождения через стальную панель, которая затем поглощается тканевым бронеслоем при ее наличии в составе защитной композиции «Сталь + VGM».
При соударении свинцового сердечника пули М193 с высокотвердой лицевой поверхностью многослойной бронепанели происходит его более интенсивное расплющивание, приводящее к увеличению площади контакта сердечника пули с поверхностью панели и, как следствие, к снижению удельного давления на площади контакта и непробитию бронепанели.
Рассмотрение характера мест поражения бронепанелей показало, что при изготовлении бронепанели по варианту 2 и исполнения 2 тыльный слой (45ХН2МФА) имеет более высокую пластичность, чем слой из стали по варианту 1 и исполнения 2 (45ХГСНМА). Также при схеме исполнения по варианту 1 глубина прогиба тыльного слоя меньше, чем при исполнении по варианту 2.
Таким образом, предложенная трехслойная стальная бронепреграда, состоящая из лицевого слоя сталей 9ХС и ХВГ, промежуточного слоя из нержавеющей стали 08Х18Н10 и тыльного слоя из сталей 45ХГСНМА и 45ХН2МФА, изготовленная по вариантам 1 и 2 и исполнения 1 и 2, обеспечивают защиту по 5 классу (АКМ ТУС) и 5А классу (АКМ БЗ-43) ГОСТ Р 50744-95 в сочетании тканевым бронеслоем УВМ в толщинах 4,7(+0,3) и 5,5(+0,3) мм, в то время как монолитная стальная бронепанель в этой толщине эту защиту не обеспечивает, а в толщине 8,0(+0,3) мм без тканевых бронеслоев обеспечивает защиту от пуль БЗ-43 АКМ и М193 винтовки М16А1, а от пули П80 в толщине 9,0(+0,3) мм. Снижение толщины стальной многослойной бронепреграды по сравнению с монолитной при обеспечении равной противопульной стойкости способствует снижению веса изделия на 8-10%, что особенно важно для повышения тактико-технических характеристик транспортных средств, стационарных объектов и средств индивидуальной защиты.
Производство стальных многослойных бронепреград предложенного состава можно осуществить на действующих предприятиях металлургической промышленности совместно с организациями по изготовлению слойных исходных заготовок методом «сварка горячей прокаткой».
1. Многослойная бронепреграда для изготовления средств индивидуальной защиты, транспортных средств и стационарных объектов, состоящая из слоев стали, отличающаяся тем, что она выполнена из трех слоев - лицевого, промежуточного и тыльного, соединенных между собой на молекулярном уровне, причем лицевой слой выполнен толщиной (0,35÷0,46)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из инструментальной легированной стали марки 9ХС следующего состава, мас.%:
| углерод | 0,85-0,95 |
| кремний | 1,20-1,60 |
| марганец | 0,30-0,60 |
| хром | 0,95-1,25 |
| железо | остальное, |
промежуточный слой выполнен толщиной (0,03÷0,04)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из нержавеющей стали марки 08Х18Н10 следующего состава, мас.%:
| углерод | ≤0,08 |
| кремний | ≤0,80 |
| марганец | ≤2,00 |
| хром | 17,0-19,0 |
| никель | 9,0-11,0 |
| железо | остальное, |
тыльный слой выполнен толщиной (0,51÷0,62)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из конструкционной легированной хромоникельмолибденовой стали следующего состава, мас.%:
| углерод | 0,44-0,48 |
| кремний | 1,2-1,6 |
| марганец | 0,3-0,6 |
| хром | 1,3-1,7 |
| никель | 1,4-1,8 |
| молибден | 0,2-0,4 |
| железо | остальное, |
при этом лицевой и тыльный слои выполнены с твердостью 62-65 НRС и 57-58 НRС соответственно или 60-63 НRС и 55-56 НRС соответственно.
2. Многослойноя бронепреграда для изготовления средств индивидуальной защиты, транспортных средств и стационарных объектов, состоящая из слоев стали, отличающаяся тем, что она выполнена из трех слоев - лицевого, промежуточного и тыльного, соединенных между собой на молекулярном уровне, причем лицевой слой выполнен толщиной (0,35÷0,46)H относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из инструментальной легированной стали марки ХВГ следующего состава, мас.%:
| углерод | 0,90-1,05 |
| кремний | 0,10-0,40 |
| марганец | 0,80-1,10 |
| хром | 0,90-1,20 |
| вольфрам | 1,20-1,60 |
| железо | остальное, |
промежуточный слой выполнен толщиной (0,03÷0,04)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из нержавеющей стали марки 08Х18Н10 следующего состава, мас.%:
| углерод | ≤0,08 |
| кремний | ≤0,80 |
| марганец | ≤2,00 |
| хром | 17,0-19,0 |
| никель | 9,0-11,0 |
| железо | остальное, |
тыльный слой выполнен толщиной (0,51÷0,62)Н относительно суммарной толщины бронепреграды (Н) из конструкционной хромоникельванадиевой стали следующего состава:
| углерод | 0,44-0,48 |
| кремний | 0,20-0,40 |
| марганец | 0,40-0,70 |
| хром | 1,12-1,40 |
| никель | 1,30-1,80 |
| молибден | 0,31-0,50 |
| ванадий | 0,15-0,25 |
| железо | остальное, |
при этом лицевой и тыльный слои выполнены с твердостью 62-65 НRС и 57-58 НRС соответственно или 60-63 НRС и 55-56 НRС соответственно.
