Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству стальных листов бронезащитного назначения для легкобронированных боевых машин, летательных аппаратов, средств индивидуальной защиты.
Известен способ производства броневых листов, включающий выплавку стали мартенситного класса, разливку в изложницы, нагрев слитка, его обжатие по толщине путем многопроходной прокатки в поперечном и продольном направлениях в лист, закалку и отпуск [1].
Недостаток известного способа состоят в том, что броневые листы имеют низкую броневую стойкость. Поэтому для повышения стойкости бронезащитной конструкции требуется увеличение толщины листов и ее массы.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства броневых листов, включающий выплавку стали мартенситного класса заданного состава, разливку в изложницы, охлаждение расплава, нагрев слитков, их обжатие по толщине путем многопроходной прокатки в поперечном и продольном направлениях в листы, закалку и отпуск [2].
При указанном способе производства броневые листы имеют недостаточную бронестойкость, что требует увеличения толщины листов и массы бронеконструкции.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении броневой стойкости.
Для решения технической задачи в известном способе производства броневых листов, включающем выплавку стали мартенситного класса, разливку в изложницы, охлаждение расплава, нагрев слитков, их обжатие по толщине путем многопроходной прокатки в поперечном и продольном направлениях в листы, закалку и отпуск, согласно изобретению охлаждения расплава в изложнице производят с одновременным приложением к нему изостатического давления с величиной 30-90 МН/м2, причем соотношение суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях поддерживают в диапазоне 0,8-1,2.
Сущность изобретения состоит в следующем. Кристаллизация слитка из стали мартенситного класса в изложнице под действием приложенного изостатического давления происходит без образования пористости и роста столбчатых кристаллов. Изостатическое давление с величиной 30-90 МН/м2 способствует увеличению количества центров кристаллизации, формированию изначально мелкокристаллической изотропной литой структуры стали мартенситного класса, наиболее подходящей для последующей горячей прокатки с точки зрения обеспечения максимальной бронестойкости листов. Поэтому многопроходная горячая прокатка с соотношением суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях в диапазоне 0,8-1,2 способствует дальнейшему механическое измельчение литых кристаллов при исключении образования вытянутости зерен, сохранении изотропности микроструктуры и механических свойств. Благодаря этому структурно-фазовый состав мартенситной стали после закалки и отпуска сохраняет повышенные вязкостные и пластические свойства. При соударении с бронебойным сердечником пули в закаленной стали не образуется трещины в направлении минимума механической прочности, что имеет место в случае анизотропии механических и функциональных свойств.
Экспериментально установлено, что при величине изостатического давления менее 30 МН/м2 не исключена пористость слитка и рост столбчатых кристаллов, что приводит к снижению броневой стойкости готовых листов. Увеличение изостатического давления более 90 МН/м2 не ведет к дальнейшему повышению броневой стойкости горячекатаных термоулучшенных листов, а лишь усложняет реализацию технологического процесса, что нецелесообразно.
Также экспериментально установлено, что при соотношении суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях менее 0,8, в термоулучшенном листе не исключена преимущественная вытянутость пакетного мартенсита в продольном направлении, что облегчает развитие трещин в этом направлении при пулевом ударе и снижает броневую стойкость листов. В то же время при соотношении суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях более 1,2 не исключено образование трещин при соударении с пулей в поперечном направлении. Это также снижает броневую стойкость листов.
Примеры реализации способа
В электродуговой печи производят выплавку стали мартенситного
класса следующего химического состава, мас.%:
|
Выплавленную сталь разливают в плоские изложницы, которые устанавливают на гидравлический пресс, и, с помощью пуансона создают в расплаве изостатическое давление P=60 МН/м2. Находящийся в
изложнице расплав в процессе его самопроизвольного охлаждения выдерживают под давлением до завершения кристаллизации.
Полученный плоский слиток толщиной H0=20 мм извлекают из изложницы, нагревают до температуры 1250°C и подвергают прокатке на реверсивном стане кварто 2000 в поперечном направлении за 5 проходов до толщины Н1=8 мм с суммарным относительным обжатием:
.
Полученный лист разворачивают в его плоскости на 90° и производят прокатку в продольном направлении за 7 проходов до конечной толщины H2=5,0 мм с суммарным относительным обжатием:
.
При указанном режиме деформирования соотношение суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях составляет:
.
Прокатанный лист незамедлительно подвергают закалке водой с прокатного нагрева от температуры 890°С.Закаленный лист отпускают при температуре 250°C с выдержкой в течение 3 ч.
После охлаждения от листовой стали отбирали пробы и производили испытания механических свойств, а также бронестойкости. Бронестойкость оценивали по минимальной толщине нб (мм) непробития пластин при обстреле из снайперской винтовки Драгунова бронебойными пулями типа Б-32 калибра 7,62 мм с расстояния 100 м.
Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.
|
Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается наилучшее сочетание прочностных, вязкостных и пластических свойств. Броневая стойкость листов максимальна: максимальная толщина непробития при обстреле бронебойными пулями минимальна и состовляет Hб=5,0 мм. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) бронестойкость листов снижается, минимальная толщина непробития возрастает до Нб=6,5-6,6 мм.
Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что охлаждение расплава стали мартенситного класса в изложнице с приложением изостатического давления 30-90 МН/м2 и последующая горячая прокатка с соотношением суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях в диапазоне 0,8-1,2 обеспечивает формирование диспергированной изотропной микроструктуры пакетного мартенсита после закалки и отпуска. Это исключает образование трещин в термоулучшенной листовой стали при пулевых соударениях, повышает бронестойкость листов, снижает массу бронезащитных конструкций.
В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного способа является ближайший аналог [2]. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства листовой броневой стали на 10-15%.
Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:
1. Патент РФ №2447181, МПК C22C 38/14, 2012 г.;
2. Патент РФ №2429971, МПК B32B 15/18, 2011 г.
Способ производства броневых листов, включающий выплавку стали мартенситного класса, разливку в изложницы, охлаждение расплава, нагрев слитков, их обжатие по толщине путем многопроходной прокатки в поперечном и продольном направлениях в листы, закалку и отпуск, отличающийся тем, что охлаждение расплава в изложнице производят с одновременным приложением к нему изостатического давления величиной 30-90 МН/м, причем соотношение суммарных обжатий при проходах в поперечном и продольном направлениях прокатки поддерживают в диапазоне 0,8-1,2.