一种三层复合钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种钢板及其制造方法，尤其设及一种复合钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] -般来说，钢板厚度和硬度级别的增加有利于提高装甲车辆的防护能力。然而，钢 板的厚度增加并不利于车量减重，影响车辆的战术机动性。同时，钢板硬度超出一定范围 后，接触到枪弹或炮弹后会产生崩落，运些碎片则会直接危及人身安全和仪器设备的正常 运行。
[0003] 公告号为CN202750372U，公开日为2013年2月20日，名称为"一种新型防弹机柜"的 中国专利文献公开了一种具有防弹功能的柜体。该柜体外设置有防弹披甲，防弹披甲由616 装甲钢板和凯夫拉复合板粘接而成，616装甲钢板为防弹披甲的外层，凯夫拉复合板为防弹 披甲的内层。外层616装甲钢板采用采用8毫米厚的钢板，内层凯夫拉复合板为7毫米厚的钢 板。然而，该篇中国专利文献中并没有设及相关钢板的产品特点和综合性能。
[0004] 为此，期望获得一种钢板，运种钢板应当既具有很高的硬度，又能够吸收较大的冲 击动能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种Ξ层复合钢板。该Ξ层复合钢板的上、下两个表面具 有较高的硬度特性，位于上、下两个表面之间的中间层则具有相对较低的硬度特性，且该中 间层还具有较高的低溫初性。本发明所述的Ξ层复合钢板实现了高、低硬度和高低溫初性 的结合。另外，本发明所述的Ξ层复合钢板具备良好的机械加工性能、优良的板形和优异的 防弹性能。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提出了一种Ξ层复合钢板，其具有作为中间基层的低 硬度层W及作为上、下面层的高硬度层，高硬度层与低硬度层之间通过社制复合实现原子 结合，其中，低硬度层为Μη13钢，高硬度层的布氏硬度大于600,低硬度层的维氏硬度低于 250。
[0007] 进一步地，上述高硬度层的化学元素质量百分比为：
[0008] C:0.35 ~0.45%;
[0009] Si:0.80 ~1.60%;
[0010] Mn:0.3 ~1.0%;
[0011] Al:0.02 ~0.06%;
[0012] Ni:0.3 ~1.2%;
[0013] Cr:0.30 ~1.00%;
[0014] Mo:0.20 ~0.80%;
[0015] Cu:0.20 ~0.60%;
[0016] Ti:0.01 ~0.05%;
[0017] B:0.001 ~0.003%;
[0018] 余量为化和不可避免的杂质。
[0019] 在上述高硬度层中，不可避免的杂质主要是S和P元素，其中可W控制P< 0.01%，S < 0.005%。
[0020] 上述高硬度层中的各化学元素的设计原理为：
[0021] C:在钢中可W起到固溶强化的作用，其是对钢的强度贡献最大且成本最低的强化 元素。为了达到一定的硬度级别，希望钢中含有较高含量C，然而，C含量过高，会对钢的焊接 性能和初性均会产生不利影响。为此，综合考虑钢板的强初性匹配，在本发明所述的Ξ层复 合钢板的高硬度层中的C含量应当控制为0.35~0.45%。
[0022] Si:Si是脱氧元素。另外，Si可W溶于铁素体中，W起到固溶强化的作用，其仅次于 碳、氮、憐而超过其它合金元素，因此，Si能够显著地提高钢的强度和硬度。如果需要利用Si 固溶强化作用，其加入量通常不低于0.6%。在上述高硬度层中，Si含量需要被控制0.8~ 1.6%的范围之间W起到固溶强化作用。
[0023] Mn:Mn可W降低钢的临界冷却速度，W此大大提高泽透性，并且会对钢产生固溶强 化作用。但是，当Μη含量过高时，会使得马氏体转变溫度下降幅度太多，导致室溫残余奥氏 体增加，不利于钢的强度增加;在铸巧中屯、偏析部位生成粗大的MnS，令板厚中屯、的初性降 低。鉴于此，在上述高硬度层中的Μη含量应当控制为0.3~1.0%。
[0024] Α1:Α1也是脱氧元素。同时，Α1还可W与氮形成细小难溶的Α1Ν颗粒，W细化钢的显 微组织，并且抑制ΒΝ的生成，使BW固溶状态存在，从而保证钢的泽透性。一旦Α1含量超过 0.06%时，会在钢中生成粗大的氧化侣夹杂物。因此，将高硬度层中的Α1含量控制为0.02~ 0.06%。
[0025] Ni:Ni在钢中只溶于基体相铁素体和奥氏体中，并且不形成碳化物，其所产生的奥 氏体稳定化作用非常强。Ni是保证钢的高初性的主要元素，考虑到Μ的强化作用及其添加 成本，将高硬度层中的Ni含量设定为0.3~1.2%。
[0026] Cr:Cr是缩小奥氏体相区的元素，其可溶于铁素体。Cr能够提高奥氏体的稳定性， 使得C曲线向右偏移，由此来降低临界冷却速度，W提高钢的泽透性。为此，上述高硬度层中 的化含量需要控制为0.3~1.0%。
[0027] Mo:由于Mo在钢中可W同时存在于固溶体相和碳化物相中，因此，Mo对于钢兼具有 固溶强化和碳化物弥散强化的作用，从而起到显著提高钢的硬度和强度的作用。为此，上述 高硬度层中的Mo含量需要控制为0.20~0.80%。
[0028] 化:化在钢中主要W固溶态形式存在，W起到固溶强化作用。在上述高硬度层的加 入0.2~0.6 %的化，可W显著地提高钢的抗大气腐蚀能力。
[0029] Ti:Ti可W与钢中的C、N形成碳化铁、氮化铁或碳氮化铁，从而在钢巧加热社制阶 段，起到细化奥氏体晶粒的作用，进而提高钢的强度和初性。但是，过高的Ti含量会使得钢 中形成较多粗大的氮化铁，对于钢的强度和初性产生不利影响。基于本发明的技术方案，上 述高硬度层中的Ti含量应当控制在0.01~0.05%范围之间。
[0030] B:较少量地添加 B就能够显著地提升钢的泽透性，并在钢中较为容易地获得马氏 体组织。然而，不宜添加太多的B，其原因在于:B与晶界之间存在着较强的结合力，其容易偏 聚到晶界处，从而影响钢的综合性能。为此，上述高硬度层中的B含量需要控制在0.001~ 0.003%范围之间。
[0031] 更进一步地，上述高硬度层的微观组织为马氏体和少量残余奥氏体。
[0032] 更进一步地，上述残余奥氏体的相比例低于1%。
[0033] 在此，基于本发明的技术方案，将高硬度层的微观组织控制为马氏体和少量残余 奥氏体的原因在于:残余奥氏体是在泽火后过冷奥氏体发生相变时不可避免出现的组织， 严格控制残余奥氏体有利于保证钢种的性能，而马氏体中由于溶解于α相中的碳起到固溶 强化作用及存在高密度位错亚结构引起的强化作用，使得马氏体具有高硬度特征，因此为 了保证高硬度层的硬度，需要将微观组织控制为几乎全部为马氏体组织。
[0034] 进一步地，上述低硬度层的化学元素质量百分比为：
[0035] C:1.00 ~1.35%;
[0036] Si:0.30 ~0.90%;
[0037] Mn:11.0 ~19.0%;
[0038] Al:0.02 ~0.06%;
[0039] 余量为化和其他不可避免的杂质。
[0040] 在上述低硬度层中，不可避免的杂质主要是S和P元素，其中可W控审化含0.01%，S < 0.005%。
[0041] 上述低硬度层中的各化学元素的设计原理为：
[0042] C:C是稳定奥氏体的元素，进行快冷时可使奥氏体组织保持到室溫。碳含量增加使 钢的固溶强化作用增强，运样可W提高Mnl3钢的强度和硬度。若含碳量过高，钢中的碳化物 在固溶处理时，会溶入奥氏体中，因碳化物与奥氏体比容差别大，使固溶后的高儘钢产生孔 桐缺陷，导致密度下降，对高儘钢的性能产生影响；若经水初处理，碳化物有可能沿晶界分 布，导致钢的初性大大下降。
[0043] Si:Si作为脱氧元素加入，同时还有强化固溶体、提高屈服强度的作用。
[0044] Mn:Mn是高儘钢中的主要合金元素，具有扩