一種雙重硬度復合鋼板及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種雙重硬度復合鋼板，其一個表面為高硬度層，其另一個表面為低硬度層，高硬度層與低硬度層之間通過軋制復合實現原子結合，其中低硬度層為Mn13鋼，高硬度層的布氏硬度大于600。本發明專利技術還公開了一種雙重硬度復合鋼板，其包括步驟：1)分別制備高硬度層板坯和低硬度層板坯；2)組坯：對板坯結合面進行預處理，并對板坯貼合面進行四周焊接密封，對焊接密封后的復合坯進行抽真空處理；3)加熱；4)復合軋制；5)冷卻；6)熱處理：加熱溫度為1050～1100℃，加熱時間為2～3min/mm×板厚，對加熱后的復合板進行水冷，水溫小于40℃。該鋼板兼具不同硬度特性和良好的低溫韌性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼板及其制造方法，尤其涉及一種復合鋼板及其制造方法。
技術介紹
一般來說，鋼板厚度和硬度級別的增加有利于提高裝甲車輛的防護能力。然而，鋼板的厚度增加并不利于車量減重，影響車輛的戰術機動性。同時，鋼板硬度超出一定范圍后，接觸到槍彈或炮彈后會產生崩落，這些碎片則會直接危及人身安全和儀器設備的正常運行。公告號為CN202750372U，公開日為2013年2月20日，名稱為“一種新型防彈機柜”的中國專利文獻公開了一種具有防彈功能的柜體。該柜體外設置有防彈披甲，防彈披甲由616裝甲鋼板和凱夫拉復合板粘接而成，616裝甲鋼板為防彈披甲的外層，凱夫拉復合板為防彈披甲的內層。外層616裝甲鋼板采用采用8毫米厚的鋼板，內層凱夫拉復合板為7毫米厚的鋼板。然而，該篇中國專利文獻中并沒有涉及相關鋼板的產品特點和綜合性能。為此，期望獲得一種鋼板，這種鋼板應當既具有很高的硬度，又能夠吸收較大的沖擊動能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種雙重硬度復合鋼板，其在兩個不同的表面具有兩種不同的硬度特性。該雙重硬度復合鋼板的其中一個表面具有超高硬度，相對于該表面的另一表面則具有相對較低的硬度與較高的低溫韌性。本專利技術所述的雙重硬度復合鋼板實現了高、低硬度和高韌性的結合。另外，本專利技術所述的雙重硬度復合鋼板具有良好的機械加工性能和優良的防彈性能。為了實現上述目的，本專利技術提出了一種雙重硬度復合鋼板，其一個表面為高硬度層，其另一個表面為低硬度層，高硬度層與低硬度層之間通過軋制復合實現原子結合，其中低硬度層為Mn13鋼，高硬度層的布氏硬度大于600。在本技術方案中，低硬度層是指其相對于高硬度層具有較低的硬度。另外，由于低硬度層為Mn13鋼，因此，其布氏硬度一般低于250。在本技術方案中，Mn13鋼是指將Mn含量控制在10％＜Mn＜20％范圍之間的鋼，此類鋼的微觀組織基本為單一的奧氏體組織。進一步地，上述高硬度層的化學元素質量百分比為：C：0.35～0.45％；Si：0.80～1.60％；Mn：0.3～1.0％；Al：0.02～0.06％；Ni：0.3～1.2％；Cr：0.30～1.00％；Mo：0.20～0.80％；Cu：0.20～0.60％；Ti：0.01～0.05％；B：0.001～0.003％；余量為Fe和不可避免的雜質。上述高硬度層中的各化學元素的設計原理為：C：在鋼中可以起到固溶強化的作用，其是對鋼的強度貢獻最大且成本最低的強化元素。為了達到一定的硬度級別，希望鋼中含有較高含量C，然而，C含量過高，會對鋼的焊接性能和韌性產生不利影響。為此，綜合考慮鋼板的強韌性匹配，在本專利技術所述的雙重硬度復合鋼板的高硬度層中的C含量應當控制為0.35～0.45％。Si：Si是脫氧元素。另外，Si可以溶于鐵素體中，以起到固溶強化的作用，其僅次于碳、氮、磷而超過其它合金元素，因此，Si能夠顯著地提高鋼的強度和硬度。如果需要利用Si固溶強化作用，其加入量通常不低于0.6％。在上述高硬度層中，Si含量需要被控制0.8～1.6％的范圍之間以起到固溶強化作用。Mn：Mn可以降低鋼的臨界冷卻速度，以此大大提高淬透性，并且會對鋼產生固溶強化作用。但是，當Mn含量過高時，會使得馬氏體轉變溫度下降幅度太多，導致室溫殘余奧氏體增加，不利于鋼的強度增加；在鑄坯中心偏析部位生成粗大的MnS，令板厚中心的韌性降低。鑒于此，在上述高硬度層中的Mn含量應當控制為0.3～1.0％。Al：Al也是脫氧元素。同時，Al還可以與氮形成細小難溶的AlN顆粒，細化鋼的顯微組織，并且抑制BN的生成，使B以固溶狀態存在，從而保證鋼的淬透性。一旦Al含量超過0.06％時，會在鋼中生成粗大的氧化鋁夾雜物。因此，將高硬度層中的Al含量控制為0.02～0.06％。Ni：Ni在鋼中只溶于基體相鐵素體和奧氏體中，并且不形成碳化物，其所產生的奧氏體穩定化作用非常強。Ni是保證鋼的高韌性的主要元素，考慮到Ni的強化作用及其添加成本，將高硬度層中的Ni含量設定為0.3～1.2％。Cr：Cr是縮小奧氏體相區元素，其也是中強碳化物元素。Cr也可溶于鐵素體。Cr能夠提高奧氏體的穩定性，使得C曲線向右偏移，由此來降低臨界冷卻速度，以提高鋼的淬透性。上述高硬度層中的Cr含量需要控制為0.3～1.0％。Mo：由于Mo在鋼中可以同時存在于固溶體相和碳化物相中，因此，Mo對于鋼兼具有固溶強化和碳化物彌散強化的作用，從而起到顯著提高鋼的硬度和強度的作用。為此，上述高硬度層中的Mo含量需要控制為0.20～0.80％。Cu：Cu在鋼中主要以固溶態和單質相沉淀析出狀態存在，固溶的Cu可以起到固溶強化作用。由于Cu在鐵素體中的固溶度會隨著溫度降低而迅速減小，因而，在較低溫度下，以過飽和固溶的Cu以單質形式沉淀析出，從而起到析出強化作用。在上述高硬度層的加入0.2～0.6％的Cu，可以顯著地提高鋼的抗大氣腐蝕能力。Ti：Ti可以與鋼中的C、N形成碳化鈦、氮化鈦或碳氮化鈦，從而在鋼坯加熱軋制階段，起到細化奧氏體晶粒的作用，進而提高鋼的強度和韌性。但是，過高的Ti含量會使得鋼中形成較多粗大的氮化鈦，對于鋼的強度和韌性產生不利影響。基于本專利技術的技術方案，上述高硬度層中的Ti含量應當控制在0.01～0.05％范圍之間。B：較少量地添加B就能夠顯著地提升鋼的淬透性，并在鋼中較為容易地獲得馬氏體組織。然而，不宜添加太多的B，其原因在于：B與晶界之間存在著較強的結合力，其容易偏聚到晶界處，從而影響鋼的綜合性能。為此，上述高硬度層中的B含量需要控制在0.001～0.003％范圍之間。本專利技術所述的雙重硬度復合鋼板的高硬度層中的不可避免的雜質主要為P和S。更進一步地，上述高硬度層的微觀組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。更進一步地，上述殘余奧氏體的相比例低于1％。在此，基于本專利技術的技術方案，將高硬度層的微觀組織控制為馬氏體和少量殘余奧氏體的原因在于：殘余奧氏體是在淬火后過冷奧氏體發生相變時不可避免出現的組織，嚴格控制殘余奧氏體有利于保證鋼種的性能，而馬氏體中由于溶解于α相中的碳起到固溶強化作用及存在高密度位錯亞結構引起的強化作用，使得馬氏體具有高硬度特征，因此為了保證高硬度層的硬度，需要將微觀組織控制為幾乎全部為馬氏體組織。進一步地，上述低硬度層的化學元素質量百分比為：C：1.00～本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙重硬度復合鋼板，其特征在于：其一個表面為高硬度層，其另一個表面為低硬度層，所述高硬度層與低硬度層之間通過軋制復合實現原子結合，其中低硬度層為Mn13鋼，所述高硬度層的布氏硬度大于600。

【技術特征摘要】
1.一種雙重硬度復合鋼板，其特征在于：其一個表面為高硬度層，其另一個
表面為低硬度層，所述高硬度層與低硬度層之間通過軋制復合實現原子結
合，其中低硬度層為Mn13鋼，所述高硬度層的布氏硬度大于600。
2.如權利要求1所述的雙重硬度復合鋼板，其特征在于，所述高硬度層的化
學元素質量百分比為：
C：0.35～0.45％、Si：0.80～1.60％、Mn：0.3～1.0％、Al：0.02～0.06％、
Ni：0.3～1.2％、Cr：0.30～1.00％、Mo：0.20～0.80％、Cu：0.20～0.60％、
Ti：0.01～0.05％、B：0.001～0.003％，余量為Fe和不可避免的雜質。
3.如權利要求2所述的雙重硬度復合鋼板，其特征在于，所述高硬度層的微
觀組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。
4.如權利要求3所述的雙重硬度復合鋼板，其特征在于，所述殘余奧氏體的
相比例低于1％。
5.如權利要求1所述的雙重硬度復合鋼板，其特征在于，所述低硬度層的化
學元素質量百分比為：
C：1.00～1.35％、Si：0.30～0.90％、Mn：11.0～19.0％、Al：0.02～
0.06％，余量為Fe和其他不可避免的雜質。
6.如權利要求5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙小婷，閆博，姚連登，焦四海，李紅斌，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31