DE102018220116A1 - Ballistic product and its use - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein ballistisches Produkt (1), insbesondere Flachprodukt, bestehend aus einem Mehrlagenverbund aufweisend eine ballistische Lage (1.1) aus einem metallischen Material, eine ästhetische Lage (1.2) aus einem Metall, wobei insbesondere die ballistische Lage (1.1) eine um mindestens 20% höhere Dicke und/oder eine um mindestens 20% höhere Härte im Vergleich zur ästhetischen Lage (1.2) aufweist, und eine zwischen den Lagen (1.1, 1.2) angeordnete nichtmetallische Zwischenlage (1.3), und eine Verwendung des ballistischen Produkts (1) als Fassadenelement für ein Gebäude oder als Teile davon.The present invention relates to a ballistic product (1), in particular a flat product, consisting of a multilayer composite comprising a ballistic layer (1.1) made of a metallic material, an aesthetic layer (1.2) made of a metal, in particular the ballistic layer (1.1) has at least 20% greater thickness and / or at least 20% higher hardness than the aesthetic layer (1.2), and a non-metallic intermediate layer (1.3) arranged between the layers (1.1, 1.2), and a use of the ballistic product (1 ) as a facade element for a building or as part of it.
Description
Technisches Gebiet (Technical Field)Technical field
Die Erfindung betrifft ein ballistisches Produkt bestehend aus einem Mehrlagenverbund und seine Verwendung als Fassadenelement für ein Gebäude.The invention relates to a ballistic product consisting of a multilayer composite and its use as a facade element for a building.
Technischer Hintergrund (Background Art)Technical Background (Background Art)
Der Schutzbedarf von Gebäuden, wie beispielsweise Regierungsgebäude, Botschaften, Schulen und Kindergärten, steigt. Daher werden Bestandsimmobilien nachträglich gegen ballistische Bedrohung bzw. Ansprengung geschützt und neue Immobilien direkt mit derartigen Schutzmaßnahmen versehen. Hierbei werden insbesondere beschusssichere Werkstoffe als eigentliche Schutzmaßnahmen verwendet. Da diese in der Regel nicht die jeweiligen Anforderungen an die Ästhetik erfüllen und aus Sicherheitsgründen meist nicht sichtbar sein sollen, werden diese Schutzmaßnahmen nachträglich aufwändig verkleidet, so dass die betreffenden Objekte eine Panzerung mit Sicherheitsstahlblechen und eine zusätzliche, hiervon im Wesentlichen unabhängige Verkleidung mit ästhetisch ansprechenden Fassadenelementen, welche beispielsweise aus organisch beschichtetem Stahl (Feinblech) bestehen können, aufweisen. Dies führt zu unerwünscht langen Bauzeiten und erhöhten Kosten.The need for protection of buildings such as government buildings, embassies, schools and kindergartens is increasing. Existing properties are therefore retrospectively protected against ballistic threats or blasting and new properties are provided with such protective measures directly. In particular, bulletproof materials are used as the actual protective measures. Since these generally do not meet the respective aesthetic requirements and should usually not be visible for safety reasons, these protective measures are subsequently covered in a complex manner so that the objects in question are armored with safety steel sheets and an additional, essentially independent covering with aesthetically pleasing Facade elements, which may consist of organically coated steel (thin sheet), for example. This leads to undesirably long construction times and increased costs.
Die Anmelderin hatte Versuche durchgeführt, eine ästhetisch ansprechende Schicht direkt auf die Oberfläche eines Sicherheitsstahls aufzubringen, durch direkte Beschichtung mittels Lackierung. Mittels direkter Beschichtung wurde ein beschusssicheres Flachprodukt aus einem Sicherheitsstahl mit einer entsprechenden Schicht hergestellt, welches in einem Arbeitsgang direkt zur nachträglichen Panzerung bzw. zur Panzerung eines Gebäudes oder anderer Infrastruktur beim erstmaligen Errichten hätte verwendet werden können. Da es sich bei Sicherheitsstählen in der Regel um warmgewalzte Halbzeuge handelt, weisen diese durch ihren Fertigungsprozess bedingt deutlich größere Ebenheitstoleranzen und Oberflächenrauheiten auf als beispielsweise Feinbleche, die üblicherweise als Fassadenelemente verwendet werden. Durch die direkte Beschichtung des Sicherheitsstahls konnte eine ästhetisch weniger hochwertige Anmutung als bei einem entsprechend beschichteten Feinblech bei vergleichbarer Schichtdicke erstellt werden. Um die ästhetische Anmutung zu verbessern, hätten deutlich dickere Schichten aufgebracht werden müssen, was aus ökonomischen und ökologischen Gründen nicht erwünscht ist. Im Gegensatz zu Feinblechen, welche üblicherweise im Fassadenbau eingesetzt werden, können Sicherheitsstähle unter anderem aufgrund ihres hohen Flächengewichtes beispielsweise nicht in kontinuierlichen Bandbeschichtungsanlagen durchgesetzt werden, weswegen der Fertigungsaufwand zum Aufbringen einer entsprechend dicken und dennoch homogen anmutenden Schicht wesentlich höher ist. Zudem müssen manche Schichtsysteme, wie beispielsweise Lacksysteme unter Temperatureinwirkung aushärten, was für manche Sicherheitsstähle nicht möglich ist, da die ballistischen Eigenschaften hierunter leiden würden. Des Weiteren weisen direkt beschichtete Sicherheitsstähle keinen bis nur einen geringen Korrosionsschutz bedingt durch die aufgebrachte, ästhetisch anmutende Schicht auf. In weiteren Versuchen der Anmelderin wurde die Beständigkeit der Sicherheitsstähle untersucht und die Sicherheitsstähle lokal angeritzt, so dass das blanke Substrat zum Vorschein kam. In den Bereichen, in denen die ästhetisch anmutende Schicht „verletzt“ wurde, kam es optisch sehr schnell zu auffälliger Korrosion des darunter liegenden Sicherheitsstahls. Um die Korrosionsanfälligkeit zu vermindern bzw. zu verhindern, müsste daher in einem zusätzlichen Fertigungsschritt eine Korrosionsschutzschicht aufgebracht werden, durch die ein komplexer, mehrschichtiger Schichtaufbau entstehen würde.The applicant had carried out experiments to apply an aesthetically pleasing layer directly to the surface of a security steel by direct coating by means of painting. By means of direct coating, a bulletproof flat product was made from a security steel with a corresponding layer, which could have been used in one work step directly for subsequent armoring or for armoring a building or other infrastructure when it was first erected. Since safety steels are generally hot-rolled semi-finished products, due to their manufacturing process they have significantly greater flatness tolerances and surface roughness than, for example, thin sheets that are usually used as facade elements. The direct coating of the safety steel made it possible to create an aesthetically less high-quality appearance than with a correspondingly coated sheet with a comparable layer thickness. In order to improve the aesthetic appearance, significantly thicker layers should have been applied, which is not desirable for economic and ecological reasons. In contrast to thin sheets, which are usually used in facade construction, safety steels cannot be enforced in continuous coil coating systems, among other things due to their high basis weight, which is why the manufacturing effort for applying a correspondingly thick, yet homogeneous-looking layer is significantly higher. In addition, some layer systems, such as paint systems, must harden under the influence of temperature, which is not possible for some safety steels, as the ballistic properties would suffer. Furthermore, directly coated safety steels have little or no corrosion protection due to the applied, aesthetically pleasing layer. In further tests by the applicant, the resistance of the safety steels was examined and the safety steels scratched locally so that the bare substrate was revealed. In the areas in which the aesthetically pleasing layer was “damaged”, there was optically very noticeable corrosion of the underlying safety steel. In order to reduce or prevent the susceptibility to corrosion, an anti-corrosion layer would have to be applied in an additional manufacturing step, which would result in a complex, multilayered layer structure.
In der deutschen Offenlegungsschrift
Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)Summary of the Invention
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein ballistisches Produkt zu schaffen, welches sowohl einen geeigneten ballistischen Schutz bietet als auch die Anforderungen an die Ästhetik und Verhüllung insbesondere von Gebäuden erfüllt.The invention was therefore based on the object of creating a ballistic product which both offers suitable ballistic protection and also meets the requirements for the aesthetics and covering, in particular of buildings.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein ballistisches Produkt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a ballistic product with the features of
Im Rahmen des steigenden Schutzbedarfes, insbesondere für Gebäude und Infrastruktur, soll ein beschusssicheres bzw. ballistisches Produkt, insbesondere ein Flachprodukt bereitgestellt werden, welches einerseits den Vorteil der Kombination aus Schutzwirkung und ästhetischer Anmutung bietet, andererseits aber die oben genannten Nachteile vermeidet.As part of the increasing need for protection, in particular for buildings and infrastructure, a bulletproof or ballistic product, in particular a flat product, is to be provided, which on the one hand offers the advantage of a combination of protective effect and aesthetic appearance, on the other hand avoids the disadvantages mentioned above.
Zur Sicherstellung einer ballistischen Schutzwirkung, insbesondere zur Verhinderung des Durchdringens von Projektilen und/oder Splitter im Falle einer ballistischen Bedrohung durch Beschuss und/oder Ansprengung dient die ballistische Lage bestehend aus einem metallischen Material in dem erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund respektive ballistischen Produkt.The ballistic layer consisting of a metallic material in the multilayer composite or ballistic product according to the invention serves to ensure a ballistic protective effect, in particular to prevent the penetration of projectiles and / or splinters in the event of a ballistic threat from fire and / or blasting.
Neben dem direkten ballistischen Schutz weist der erfindungsgemäße Mehrlagenverbund respektive das ballistische Produkt auch eine ästhetische Lage aus einem Metall auf, welche je nach Beschaffenheit des Metalls neben der optischen Anmutung idealerweise auch bei ballistischer Bedrohung ein Abprallen bzw. eine Reflektion des Geschosses, von Bruchstücken des Geschosses und/oder von Splittern der ballistischen Lage von bzw. an dem erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund respektive dem ballistischen Produkt vermeiden oder zumindest eingrenzen soll, wodurch die ästhetische Lage im erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund die Funktion als „Splitterschutz“ erfüllen kann.In addition to direct ballistic protection, the multi-layer composite according to the invention or the ballistic product also has an aesthetic layer made of a metal which, depending on the nature of the metal, ideally, in addition to the optical appearance, also bounces off or reflects the projectile from fragments of the projectile in the event of a ballistic threat and / or to avoid or at least limit the ballistic layer splinters from or on the multilayer composite according to the invention or the ballistic product, as a result of which the aesthetic position in the multilayer composite according to the invention can fulfill the function as “splinter protection”.
Insbesondere weist die ballistische Lage eine um mindestens 20%, insbesondere eine um mindestens 50%, vorzugsweise eine um mindestens 100%, bevorzugt eine um mindestens 200%, besonders bevorzugt eine um mindestens 500% höhere Dicke und/oder eine um mindestens 20%, insbesondere eine um mindestens 50%, vorzugsweise eine um mindestens 100%, bevorzugt eine um mindestens 200%, besonders bevorzugt eine um mindestens 300% höhere Härte im Vergleich zur ästhetischen Lage auf, um den ballistischen Anforderungen zu genügen.In particular, the ballistic layer has a thickness that is at least 20%, in particular one of at least 50%, preferably one of at least 100%, preferably one of at least 200%, particularly preferably of at least 500% thicker and / or at least 20%, in particular a hardness that is at least 50%, preferably at least 100%, preferably at least 200%, particularly preferably at least 300% higher than the aesthetic position, in order to meet the ballistic requirements.
Die zwischen der ästhetischen Lage und der ballistischen Lage angeordnete nichtmetallische Zwischenlage fungiert als Verbindungsschicht der beiden Lagen, insbesondere zur stoffschlüssigen Verbindung der beiden Lagen. Zudem hemmt die nichtmetallische Zwischenlage den Wärmeübergang insbesondere in den Sicherheitsstahl, wenn im Einsatz hohe Temperaturen auf das ballistische Produkt einwirken und zunächst die ästhetische Lage hohen Temperaturen ausgesetzt ist, insbesondere im Brandfall, beispielsweise infolge einer Ansprengung, so dass die ballistische Lage durch zufällige oder aber auch gezielt herbeigeführte Erwärmung insbesondere von der Außenseite kommend, keine oder nur eine relativ geringe Verschlechterung ihrer ballistischen Eigenschaften erfährt.The non-metallic intermediate layer arranged between the aesthetic layer and the ballistic layer functions as a connecting layer of the two layers, in particular for the materially bonded connection of the two layers. In addition, the non-metallic intermediate layer inhibits the heat transfer, particularly in the safety steel, when high temperatures act on the ballistic product and the aesthetic position is initially exposed to high temperatures, especially in the event of a fire, for example as a result of scorching, so that the ballistic position is caused by accidental or targeted warming, in particular coming from the outside, undergoes no or only a relatively slight deterioration in its ballistic properties.
Die Anordnung bzw. Ausrichtung des erfindungsgemäßen ballistischen Produkts erfolgt im Einsatz bzw. in der Verwendung derart, dass die ästhetische Lage der Belastung zugewandt und die ballistische Lage der Belastung abgewandt ist.The arrangement or alignment of the ballistic product according to the invention takes place in use or in use such that the aesthetic position faces the load and the ballistic position faces away from the load.
Das ballistische Produkt ist beispielsweise als Flachprodukt, insbesondere band-, platten- oder blechförmig ausgeführt. Als Flachprodukt kann es auch der Weiterverarbeitung zugeführt werden, beispielsweise zur Herstellung eines Fassadenelements für ein Gebäude.The ballistic product is designed, for example, as a flat product, in particular in the form of a strip, plate or sheet. As a flat product, it can also be used for further processing, for example for the production of a facade element for a building.
Gemäß einer Ausgestaltung besteht die ballistische Lage aus einem Sicherheitsstahl. Der Sicherheitsstahl weist eine Dicke von mindestens 2 mm, insbesondere von mindestens 3 mm, vorzugsweise von mindestens 5 mm, bevorzugt von mindestens 6 mm auf, wobei sich die tatsächlich auszuwählende Dicke vor allem nach der jeweiligen Bedrohungsklasse richtet. Die Mindesthärte des Sicherheitsstahls beträgt mindestens 280 HBW, insbesondere mindestens 320 HBW, vorzugsweise mindestens 350 HBW, bevorzugt mindestens 380 HBW, um einen gewissen Widerstand für die ballistische Bedrohung bereit zu stellen, welche sich auch insbesondere in Kombination mit der Dicke des Sicherheitsstahls nach der jeweiligen Bedrohungsklasse richtet. HBW entspricht der Brinellhärte und wird gemäß
Gemäß einer Ausgestaltung des ballistischen Produkts besteht der Sicherheitsstahl neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus
C: 0,1 bis 0,9 %,
optional N: 0,001 bis 0,01 %
optional Si: 0,05 bis 1,5 %,
Mn: 0,1 bis 2,5 %,
optional AI: 0,01 bis 2,0 %,
optional Cr: 0,05 bis 2 %,
optional B: 0,0001 bis 0,01 %,
optional eines oder mehrere aus der Gruppe Nb, Ti, V und Zr: in Summe von 0,005 bis 0,3 %,
optional W: bis 2 %,
optional Mo: 0,1 bis 1,0 %,
optional Cu: 0,05 bis 0,5 %,
optional P: 0,005 bis 0,15 %,
S: bis 0,03 %,
optional Ca: 0,0015 bis 0,015 %,
optional Ni: 0,1 bis 6 %,
optional Co: bis 1%
Sn: bis 0,05 %,
As: bis 0,02 %,
O: bis 0,005 %,
H: bis 0,001 %,
optional SEM: bis 0,01 %, wobei die als optional angegebenen Legierungselemente N, Si, AI, Cr, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni, Co, SEM alternativ auch als Verunreinigung in geringeren Gehalten vorliegen können, insbesondere ohne die Eigenschaften des Sicherheitsstahls zu verschlechtern.According to an embodiment of the ballistic product, the safety steel consists in addition to Fe and, due to the production, unavoidable impurities in% by weight
C: 0.1 to 0.9%,
optional N: 0.001 to 0.01%
optional Si: 0.05 to 1.5%,
Mn: 0.1 to 2.5%,
optional AI: 0.01 to 2.0%,
optional Cr: 0.05 to 2%,
optional B: 0.0001 to 0.01%,
optionally one or more from the group Nb, Ti, V and Zr: in total from 0.005 to 0.3%,
optional W: up to 2%,
optional Mo: 0.1 to 1.0%,
optional Cu: 0.05 to 0.5%,
optional P: 0.005 to 0.15%,
S: up to 0.03%,
optional Ca: 0.0015 to 0.015%,
optional Ni: 0.1 to 6%,
optional Co: up to 1%
Sn: up to 0.05%,
As: up to 0.02%,
O: up to 0.005%,
H: up to 0.001%,
optional SEM: up to 0.01%, the alloy elements N, Si, Al, Cr, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni, Co, SEM alternatively also given may be present in lower levels as an impurity, in particular without impairing the properties of the safety steel.
Durch eine entsprechende Einstellung der Legierungselemente kann der Sicherheitsstahl an die der entsprechenden Bedrohungsklasse gestellten Anforderungen angepasst werden, wobei eine hohe Härte von mindestens 280 HBW wünschenswert ist, welche insbesondere im gehärteten Zustand des Sicherheitsstahls bereitgestellt werden kann. Appropriate adjustment of the alloying elements enables the safety steel to be adapted to the requirements of the corresponding threat class, a high hardness of at least 280 HBW being desirable, which can be provided in particular in the hardened state of the safety steel.
Unter gehärtetem Zustand ist gemeint, dass der Sicherheitsstahl, sprich nur die ballistische Lage des späteren zusammengesetzten Mehrlagenverbunds einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei der Sicherheitsstahl zunächst auf eine Temperatur von mindestens Ac1 erwärmt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens Ac3-Temperatur, und anschließend abgeschreckt wird, derart, dass sich ein Härtegefüge einstellt, welches mindestens eine Härte von 280 HBW, insbesondere mindestens eine Härte von 320 HBW, vorzugsweise mindestens eine Härte von 350, besonders bevorzugt mindestens eine Härte von 380 HBW aufweist. Bei Bedarf kann der Sicherheitsstahl nach dem Härten noch angelassen, also insgesamt in einen vergüteten Zustand überführt werden. Die Anlasstemperatur und -dauer sind hierbei so zu wählen, dass eine Reduzierung der Härte stattfindet, welche sich noch in einem vorgegebenen Toleranzbereich befindet.By hardened condition it is meant that the safety steel, i.e. only the ballistic position of the later composite multilayer composite, is subjected to a heat treatment, the safety steel first being heated to a temperature of at least A c1 , preferably to a temperature of at least A c3 temperature, and is then quenched in such a way that a hardness structure is established which has at least a hardness of 280 HBW, in particular at least a hardness of 320 HBW, preferably at least a hardness of 350, particularly preferably at least a hardness of 380 HBW. If required, the safety steel can still be tempered after hardening, that is to say it can be converted to a tempered state. The tempering temperature and duration are to be selected so that there is a reduction in hardness that is still within a specified tolerance range.
Die Legierungselemente des Sicherheitsstahls sind wie folgt angegeben:
C ist ein festigkeitssteigerndes Legierungselement und trägt mit zunehmendem Gehalt zur Härtesteigerung bei, indem es entweder als interstitielles Atom im Austenit gelöst vorliegt und bei der Härtung zur Bildung härteren Martensits beiträgt oder mit Fe, Cr, Ti, Nb, V, Zr und/oder W Karbide bildet, die einerseits härter als die umgebende Matrix sein können oder diese zumindest so verzerren können, dass die Härte der Matrix steigt. Der Kohlenstoff ist daher mit Gehalten von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,15 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,2 Gew.-% vorhanden, um die gewünschte Härte zu erreichen bzw. einzustellen. Mit höherer Härte nimmt auch die Sprödigkeit zu, so dass der Gehalt auf maximal 0,9 Gew.-%, insbesondere maximal 0,7 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,55 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,45 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,4 Gew.-% beschränkt ist, um die Werkstoffeigenschaften, insbesondere die Duktilität, nicht negativ zu beeinflussen und eine bei Bedarf ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.The alloying elements of the safety steel are specified as follows:
C is a strength-increasing alloy element and contributes to increasing hardness with increasing content, either by being present as an interstitial atom in austenite and contributing to the formation of harder martensite during hardening, or by Fe, Cr, Ti, Nb, V, Zr and / or W Forms carbides, which on the one hand can be harder than the surrounding matrix or can at least distort them so that the hardness of the matrix increases. The carbon is therefore present at a content of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.15% by weight, preferably at least 0.2% by weight, in order to achieve or set the desired hardness. The brittleness also increases with higher hardness, so that the content increases to a maximum of 0.9% by weight, in particular a maximum of 0.7% by weight, preferably a maximum of 0.55% by weight, preferably a maximum of 0.45% by weight. -%, particularly preferably a maximum of 0.4% by weight, in order not to negatively influence the material properties, in particular the ductility, and to ensure adequate weldability if required.
N kann als Legierungselement optional mit einem Mindestgehalt von 0,001 Gew.-% mit ähnlicher Wirkung wie C eingesetzt werden, denn seine Fähigkeit zur Nitridbildung wirkt sich positiv auf die Festigkeit aus. Bei Anwesenheit von AI bilden sich Aluminiumnitride, die die Keimbildung verbessern und das Kornwachstum behindern. Zudem erhöht Stickstoff die Härte des gebildeten Martensits bei der Härtung. Der Stickstoffgehalt für die Schmelzenanalyse ist auf ≤ 0,01 Gew.-% begrenzt. Bevorzugt wird ein maximaler Gehalt von 0,008 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,006 Gew.-% eingestellt, um die unerwünschte Bildung grober Titannitride zu vermeiden, die sich negativ auf die Zähigkeit auswirken würden. Zudem wird bei Einsatz des optionalen Legierungselements Bor dieses von Stickstoff abgebunden, falls der Aluminium- oder Titangehalt nicht hoch genug ist. Hierdurch kann die gewünschte Wirkung vom optionalen Bor eingeschränkt oder sogar unterbunden werden, wodurch die Einhaltung des angegebenen Maximalgehalts an N bei Einsatz von B eine besondere Bedeutung haben kann.N can optionally be used as an alloying element with a minimum content of 0.001% by weight with an effect similar to that of C because its ability to form nitrides has a positive effect on strength. In the presence of AI, aluminum nitrides are formed, which improve nucleation and hinder grain growth. In addition, nitrogen increases the hardness of the martensite formed during hardening. The nitrogen content for the melt analysis is limited to ≤ 0.01% by weight. A maximum content of 0.008% by weight, particularly preferably a maximum of 0.006% by weight, is preferably set in order to avoid the undesirable formation of coarse titanium nitrides, which would have a negative effect on toughness. In addition, if the optional alloy element boron is used, this will be bound by nitrogen if the aluminum or titanium content is not high enough. As a result, the desired effect of the optional boron can be restricted or even prevented, which means that compliance with the specified maximum N content when using B can be of particular importance.
Si kann als optionales Legierungselement zur Mischkristallhärtung beitragen und wirkt sich je nach Gehalt positiv in einer Härtesteigerung aus, so dass optional ein Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-% vorhanden ist. Bei geringeren Gehalten ist eine Wirksamkeit von Si nicht klar nachweisbar, Si wirkt sich aber auch nicht negativ auf die Eigenschaften des Stahls aus. Wird dem Stahl zu viel Silizium zugegeben, hat dies einen negativen Einfluss auf die Schweißbarkeit, das Verformungsvermögen und die Zähigkeitseigenschaften. Daher ist das Legierungselement auf maximal 1,5 Gew.-%, insbesondere maximal 0,9 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Walzbarkeit sicherzustellen, und wird darüber hinaus vorzugsweise auf maximal 0,5 Gew.-% beschränkt, um die Bildung von Rotzunder sicher zu vermeiden, welcher in zu großen Anteilen negativ auf die Verbundbildung zwischen der ballistischen Lage respektive dem Sicherheitsstahl und der nichtmetallischen Zwischenlage des erfindungsgemäßen Mehrlagenproduktes wirken kann. Zudem kann Si zur Desoxidation des Stahls verwendet werden, falls der Einsatz von AI beispielsweise vermieden werden soll, um eine unerwünschte Abbindung z. B. von N zu vermeiden.Si can contribute to solid solution hardening as an optional alloying element and, depending on the content, has a positive effect on increasing the hardness, so that an optional content of at least 0.05% by weight is present. At lower levels, the effectiveness of Si cannot be clearly demonstrated, but Si also has no negative impact on the properties of the steel. If too much silicon is added to the steel, this has a negative influence on the weldability, the deformability and the toughness properties. Therefore, the alloying element is limited to a maximum of 1.5% by weight, in particular a maximum of 0.9% by weight, in order to ensure adequate rollability, and is furthermore preferably limited to a maximum of 0.5% by weight in order to ensure formation of red tinder to be avoided, which in too large proportions can have a negative effect on the bond formation between the ballistic layer or the safety steel and the non-metallic intermediate layer of the multi-layer product according to the invention. In addition, Si can be used to deoxidize the steel if the use of Al is to be avoided, for example, in order to prevent undesired setting. B. to be avoided by N.
Mn ist ein Legierungselement, das zur Härtbarkeit beiträgt, und wird insbesondere zum Abbinden von S zu MnS eingesetzt, so dass ein Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,3 Gew.-% zulegiert wird. Mangan setzt die kritische Abkühlgeschwindigkeit herab, wodurch die Härtbarkeit erhöht wird. Der Legierungsanteil ist auf maximal 2,5 Gew.-%, insbesondere auf maximal 1,9 Gew.-%, eingeschränkt, um eine ausreichende Schweißbarkeit und ein gutes Umformverhalten sicherzustellen. Zudem wirkt Mn stark seigernd und kann daher vorzugsweise auf maximal 1,5 Gew.-% beschränkt sein.Mn is an alloying element that contributes to hardenability and is used in particular for setting S to MnS, so that a content of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.3% by weight, is added. Manganese reduces the critical cooling rate, which increases the hardenability. The proportion of alloy is limited to a maximum of 2.5% by weight, in particular to a maximum of 1.9% by weight, in order to ensure adequate weldability and good forming behavior. In addition, Mn has a strongly segregating effect and can therefore preferably be limited to a maximum of 1.5% by weight.
AI kann zur Desoxidation beitragen, weshalb optional ein Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,015 Gew.-% eingestellt wird. Das Legierungselement ist auf maximal 2,0 Gew.-%, insbesondere auf maximal 1,0 Gew.-% zur Gewährleistung einer möglichst guten Vergießbarkeit, vorzugsweise auf maximal 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt auf maximal 0,1 Gew.-% beschränkt, um unerwünschte Ausscheidungen im Werkstoff insbesondere in Form von nichtmetallischen oxidischen Einschlüssen im Wesentlichen zu reduzieren und/oder zu vermeiden, welche die Eigenschaften des Sicherheitsstahls negativ beeinflussen können. Beispielsweise ist der Gehalt zwischen 0,02 und 0,06 Gew.-% eingestellt. AI kann auch dafür eingesetzt werden, den im Stahl vorhandenen Stickstoff abzubinden. In einer alternativen Ausführung kann Aluminium von über 1,0 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% gezielt zulegiert werden, um eine Dichtereduktion zu bewirken.Al can contribute to deoxidation, which is why a content of at least 0.01% by weight, in particular at least 0.015% by weight, is optionally set. The alloying element is at a maximum of 2.0% by weight, in particular at a maximum of 1.0% by weight to ensure the best possible Pourability, preferably limited to a maximum of 0.5% by weight, particularly preferably to a maximum of 0.1% by weight, in order to substantially reduce and / or avoid undesirable precipitations in the material, in particular in the form of non-metallic oxidic inclusions, which the Can adversely affect the properties of the safety steel. For example, the content is set between 0.02 and 0.06% by weight. AI can also be used to bind the nitrogen present in the steel. In an alternative embodiment, aluminum of more than 1.0% by weight to 2.0% by weight can be added in a targeted manner in order to bring about a reduction in density.
Cr kann als optionales Legierungselement je nach Gehalt auch zur Einstellung der Festigkeit, insbesondere positiv zur Härtbarkeit beitragen, mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,05 Gew.-%. Zudem kann Cr allein oder in Kombination mit anderen Elementen als Karbidbildner eingesetzt werden. Wegen der positiven Wirkung auf die Zähigkeit des Materials kann der Chromanteil vorzugsweise auf mindestens 0,2 Gew.-%, bevorzugt auf mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt auf mindestens 0,7 Gew.-% eingestellt werden. Das Legierungselement ist aus wirtschaftlichen Gründen auf maximal 2 Gew.-%, insbesondere auf maximal 1,5 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 1,2 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 1,1 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.Depending on the content, Cr, as an optional alloying element, can also contribute to setting the strength, in particular positively to hardenability, with a content in particular of at least 0.05% by weight. In addition, Cr can be used alone or in combination with other elements as a carbide former. Because of the positive effect on the toughness of the material, the chromium content can preferably be set to at least 0.2% by weight, preferably to at least 0.5% by weight, particularly preferably to at least 0.7% by weight. For economic reasons, the alloy element is limited to a maximum of 2% by weight, in particular to a maximum of 1.5% by weight, preferably to a maximum of 1.2% by weight, preferably to a maximum of 1.1% by weight, by one ensure adequate weldability.
B kann als optionales Legierungselement in atomarer Form die Gefügeumwandlung zu Ferrit/Bainit verzögern und die Härtbarkeit und Festigkeit verbessern, insbesondere wenn N durch starke Nitridbildner wie Ti, V, Zr oder Nb abgebunden wird und kann mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,0001 Gew.-% vorhanden sein. Bor ist auf maximal 0,01 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,005 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Eigenschaften des Sicherheitsstahls, insbesondere bezogen auf die Duktilität an Korngrenzen, auswirken können und eine Reduzierung der Härte und/oder Festigkeit zur Folge hätte.As an optional alloying element in atomic form, B can delay the structural change to ferrite / bainite and improve hardenability and strength, especially if N is set by strong nitride formers such as Ti, V, Zr or Nb and can contain a content of at least 0.0001 wt .-% to be available. Boron is limited to a maximum of 0.01% by weight, in particular to a maximum of 0.005% by weight, since higher contents can have a disadvantageous effect on the properties of the safety steel, in particular with regard to the ductility at grain boundaries, and a reduction in hardness and / or strength.
Ti, Nb, V und/oder Zr können als optionale Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung zulegiert werden, zudem kann insbesondere Ti zur Abbindung von N verwendet werden. Vor allem aber können diese Elemente als Mikrolegierungselemente eingesetzt werden, um festigkeitssteigernde Carbide, Nitride und/oder Carbonitride zu bilden. Zur Gewährleistung ihrer Wirksamkeit können Titan, Niob, Vanadium und/oder Zirkonium in Summe mit Gehalten von mindestens 0,005 Gew.-% eingesetzt werden. Zur vollständigen Abbindung von N durch Ti wäre der Gehalt an Ti mit mindestens 3,42*N vorzusehen. Die Legierungselemente sind in Summe auf maximal 0,3 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,2 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,15 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,1 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften auswirken und insbesondere die Zähigkeit des Sicherheitsstahls negativ beeinflussen.Ti, Nb, V and / or Zr can be alloyed as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement. In addition, Ti can be used in particular to set N. Above all, however, these elements can be used as microalloying elements in order to form strength-increasing carbides, nitrides and / or carbonitrides. To ensure their effectiveness, titanium, niobium, vanadium and / or zirconium in total with contents of at least 0.005% by weight can be used. For the complete setting of N by Ti, the Ti content should be at least 3.42 * N. The alloy elements are limited in total to a maximum of 0.3% by weight, in particular to a maximum of 0.2% by weight, preferably to a maximum of 0.15% by weight, preferably to a maximum of 0.1% by weight, since higher grades have a detrimental effect on the material properties and in particular negatively affect the toughness of the safety steel.
W kann als optionales Legierungselement bei Gehalten von 0,005 bis 2 Gew.-%, insbesondere bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise bis 0,7 Gew.-% zur Bildung von Wolframkarbiden führen und/oder zur Bildung von intermetallischen Phasen dienen. Der Einsatz von Wolfram als Mikrolegierungselement wird bevorzugt, wofür Gehalte insbesondere von maximal 0,2 Gew.-%, vorzugsweise von maximal 0,1 Gew.-%, bevorzugt von maximal 0,05 Gew.-%, und insbesondere mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,02 Gew.-% eingesetzt werden.W can, as an optional alloying element at contents of 0.005 to 2% by weight, in particular up to 1.5% by weight, preferably up to 0.7% by weight, lead to the formation of tungsten carbides and / or to the formation of intermetallic phases. The use of tungsten as the microalloying element is preferred, for which contents in particular of at most 0.2% by weight, preferably of at most 0.1% by weight, preferably of at most 0.05% by weight, and in particular at least 0.01 % By weight, preferably at least 0.02% by weight.
Mo kann optional zur Erhöhung der Festigkeit und Verbesserung der Durchhärtbarkeit zulegiert werden. Des Weiteren wirkt sich Molybdän positiv auf die Zähigkeitseigenschaften aus. Mo kann als Karbidbildner zur Erhöhung der Streckgrenze und Verbesserung der Zähigkeit eingesetzt werden. Um die Wirksamkeit dieser Effekte zu gewährleisten, ist ein Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-% erforderlich. Aus Kostengründen wird der Maximalgehalt auf 1,0 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,7 Gew.-% beschränkt.Mo can optionally be added to increase strength and improve hardenability. Furthermore, molybdenum has a positive effect on the toughness properties. Mo can be used as a carbide former to increase the yield strength and improve toughness. In order to ensure the effectiveness of these effects, a content of at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight, is required. For reasons of cost, the maximum content is limited to 1.0% by weight, preferably to a maximum of 0.7% by weight.
Cu als optionales Legierungselement kann mit einem Gehalt von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% zu einer Härtesteigerung beitragen.Cu as an optional alloying element can contribute to an increase in hardness with a content of 0.05% by weight to 0.5% by weight.
P ist ein Eisenbegleiter, der sich stark zähigkeitsmindernd auswirkt und in Sicherheitsstählen üblicher Weise zu den unerwünschten Begleitelementen zählt. Um seine festigkeitssteigernde Wirkung zu nutzen, kann es optional mit Gehalten von mindestens 0,005 Gew.-% zulegiert werden. Phosphor kann aufgrund seiner geringen Diffusionsgeschwindigkeit beim Erstarren der Schmelze zu starken Seigerungen führen. Aus diesen genannten Gründen wird das Legierungselement auf maximal 0,15 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,06 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,03 Gew.-% begrenzt.P is an iron companion that has a strong impact on toughness and is one of the undesirable accompanying elements in safety steels. In order to use its strength-increasing effect, it can optionally be alloyed with contents of at least 0.005% by weight. Due to its slow diffusion rate, phosphorus can lead to strong segregation when the melt solidifies. For these reasons mentioned, the alloy element is limited to a maximum of 0.15% by weight, in particular to a maximum of 0.06% by weight, preferably to a maximum of 0.03% by weight.
S weist im Stahl eine starke Neigung zur Seigerung auf und bildet unerwünschtes FeS, weswegen es durch Mn abgebunden werden muss. Der Schwefelgehalt wird daher auf maximal 0,03 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,02 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,01 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,005 Gew.-% eingeschränkt.S has a strong tendency to segregate in steel and forms undesirable FeS, which is why it must be bound by Mn. The sulfur content is therefore limited to a maximum of 0.03% by weight, in particular to a maximum of 0.02% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.005% by weight.
Ca kann optional der Schmelze als Entschwefelungsmittel und zur gezielten Sulfidbeeinflussung in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,005 Gew.-% hinzugegeben werden, was zu einer veränderten Plastizität der Sulfide bei der Warmwalzung führt. Darüber hinaus wird durch die Kalziumzugabe bevorzugt auch das Kaltumformverhalten verbessert. Die beschriebenen Effekte sind ab Gehalten von 0,0015 Gew.-% wirksam, weswegen diese Grenze bei Einsatz von Ca als Minimum gewählt wird.Ca can optionally be added to the melt as a desulfurization agent and for targeted sulfide influencing in contents of up to 0.015% by weight, preferably up to 0.005% by weight, which leads to a change in the plasticity of the sulfides during hot rolling. In addition, the Calcium addition also improves the cold forming behavior. The effects described are effective from a content of 0.0015% by weight, which is why this limit is chosen as the minimum when Ca is used.
Ni, welches optional bis zu maximal 6 Gew.-% zulegiert werden kann, beeinflusst positiv die Verformbarkeit des Materials. Durch eine Verringerung der kritischen Abkühlgeschwindigkeit erhöht Nickel darüber hinaus die Durchhärtung und Durchvergütung. Aus Kostengründen werden bevorzugt Gehalte von maximal 2,5 Gew.-%, insbesondere von maximal 2,0 Gew.-%, vorzugsweise von maximal 1,5 Gew.-%, bevorzugt von maximal 1,0 Gew.-% eingestellt. Die beschriebenen Effekte treten ab Gehalten von 0,1 Gew.-% auf. Bevorzugt wird ein Gehalt von mindestens 0,2 Gew.-% zulegiert.Ni, which can optionally be added up to a maximum of 6% by weight, has a positive influence on the deformability of the material. By reducing the critical cooling rate, nickel also increases through-hardening and through-hardening. For reasons of cost, contents of at most 2.5% by weight, in particular at most 2.0% by weight, preferably at most 1.5% by weight, preferably at most 1.0% by weight, are preferably set. The effects described occur from a content of 0.1% by weight. A content of at least 0.2% by weight is preferably added.
Co kann optional als Legierungselement zulegiert werden und mit Gehalten von mindestens 0,02 Gew.-% zur Härtesteigerung verwendet werden. Insbesondere können zur Nutzung dieses Effektes Gehalte insbesondere von mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,2 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,5 Gew.-% eingesetzt werden. Gehalte unter 0,02 Gew.-% zeigen keinen erkennbaren Effekt, können aber toleriert werden. Aus Kostengründen wird der Kobaltgehalt auf maximal 1 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,8 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,7 Gew.-% beschränkt.Co can optionally be added as an alloying element and used with contents of at least 0.02% by weight to increase hardness. In particular, contents of at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight, preferably at least 0.5% by weight, can be used to utilize this effect. Levels below 0.02% by weight show no discernible effect, but can be tolerated. For reasons of cost, the cobalt content is limited to a maximum of 1% by weight, in particular to a maximum of 0.8% by weight, preferably to a maximum of 0.7% by weight.
Sn und/oder As sind Legierungselemente, die einzeln oder in Kombination, wenn sie nicht gezielt zur Einstellung spezieller Eigenschaften zulegiert werden, zu den Verunreinigungen gezählt werden können. Die Gehalte sind beschränkt auf maximal 0,05 Gew.-% Zinn und auf maximal 0,02 Gew.-% Arsen.Sn and / or As are alloying elements that can be counted among the impurities individually or in combination, if they are not specifically added to set special properties. The contents are limited to a maximum of 0.05% by weight of tin and to a maximum of 0.02% by weight of arsenic.
0 ist üblicherweise unerwünscht, kann in geringsten Gehalten durch Bildung harter Phasen, welche beispielsweise Schockwellen beim Beschuss auf den Sicherheitsstahl streuen, auch vorteilhaft sein. Der Maximalgehalt für Sauerstoff wird mit 0,005 Gew.-%, insbesondere mit 0,002 Gew.-% angegeben.0 is usually undesirable, and can also be advantageous in the lowest levels by forming hard phases, which, for example, scatter shock waves when bombarded by the safety steel. The maximum content for oxygen is specified as 0.005% by weight, in particular 0.002% by weight.
H ist als kleinstes Atom auf Zwischengitterplätzen im Stahl sehr beweglich und kann insbesondere in höchstfesten Stählen beim Abkühlen von der Warmwalzung zu Aufreißungen im Kern führen. Wasserstoff wird daher auf einen Gehalt von maximal 0,001 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,0006 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,0004 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,0002 Gew.-% reduziert.As the smallest atom, H is very mobile in interstitial spaces in steel and, particularly in high-strength steels, can cause tears in the core when it cools down from hot rolling. Hydrogen is therefore reduced to a maximum of 0.001% by weight, in particular to a maximum of 0.0006% by weight, preferably to a maximum of 0.0004% by weight, preferably to a maximum of 0.0002% by weight.
Seltenerdmetalle wie Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym und andere, die im Folgenden einzeln oder in Summe mit SEM abgekürzt werden, können dem Sicherheitsstahl als optionale Legierungselemente zulegiert werden, um S, P und/oder 0 abzubinden und die Bildung von Oxiden und/oder Sulfiden sowie Phosphorsegregationen an Korngrenzen zu verringern bzw. ganz zu vermeiden und so die Zähigkeit zu erhöhen. Um eine erkennbare Wirkung zu erzielen, werden bei Einsatz von SEM Gehalte von mindestens 0,0005 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,0015 Gew.-% zulegiert. Der SEM-Gehalt wird auf maximal 0,01 Gew.-% begrenzt, um nicht insbesondere zu viele zusätzliche Ausscheidungen zu bilden, was die Zähigkeit negativ beeinflussen kann. Insbesondere werden aus Kostengründen maximal 0,005 Gew.-% SEM zulegiert.Rare earth metals such as cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium and others, which are abbreviated to SEM individually or in the following, can be alloyed with the safety steel as optional alloying elements in order to bind S, P and / or 0 and the formation of oxides and / or To reduce or completely avoid sulfides and phosphorus segregation at grain boundaries and thus increase toughness. In order to achieve a recognizable effect, contents of at least 0.0005% by weight, in particular at least 0.0015% by weight, are added when using SEM. The SEM content is limited to a maximum of 0.01% by weight in order not to form too many additional precipitates, which can have a negative effect on the toughness. In particular, a maximum of 0.005% by weight of SEM is added for cost reasons.
Optionale Legierungselemente, deren Gehalt in dem Sicherheitsstahl unterhalb des angegebenen Mindestgehaltes liegen, sind als Verunreinigungen zu sehen, beeinflussen die Eigenschaften des Sicherheitsstahls nicht oder nur in geringem Maße und können daher toleriert werden.Optional alloy elements, the content of which in the safety steel is below the specified minimum content, are to be seen as impurities, do not influence the properties of the safety steel or only to a small extent and can therefore be tolerated.
Als beispielhafte Vertreter für den Sicherheitsstahl des erfindungsgemäßen Mehrlagenprodukts können handelsübliche Stähle verwendet werden, die beispielsweise von der Anmelderin unter der Handelsbezeichnung „SECURE“ vertrieben werden, insbesondere SECURE
Der Sicherheitsstahl weist im erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund respektive ballistischen Produkt eine überwiegend martensitische und/oder bainitische Gefügestruktur auf. Martensit, angelassener Martensit und/oder Bainit (weniger bevorzugt) liegt mit mindestens 70 Flächen-%, insbesondere mindestens 80 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 85 Flächen-%, bevorzugt mindestens 90 Flächen-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Flächen-% vor. Herstellungsbedingt kann das Entstehen der weniger erwünschten Gefügebestandteile Ferrit, Restaustenit, Perlit und/oder Zementit nicht immer sicher vermieden werden. In einer alternativen Ausführung kann im Sicherheitsstahl bis zu 30 % duktilerer Phasen wie Restaustenit und/oder Ferrit auch bewusst eingestellt werden, um die Duktilität zu erhöhen. Um den damit verbundenen Härteverlust möglichst gering einzustellen, wird der Anteil dieser Phasen insbesondere auf maximal 20 %, vorzugsweise auf maximal 10 % eingestellt, wobei sich die Angabe bei Ferrit auf Flächen-% und bei Restaustenit auf Volumen-% bezieht. Eine erhöhte Duktilität ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Bauteil aus dem erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund respektive ballistischen Produkt auch gegen Ansprengung ausgelegt sein soll. In einer weiteren alternativen Ausführung kann im Gefüge des Sicherheitsstahls ein geringer Anteil von maximal 10 Flächen-%, bevorzugt von maximal 5 Flächen-% an Zementit und/oder Perlit eingestellt werden. Das Vorhandensein dieser Phasenanteile kann zu einer Streuung der Schockwellen im Beschussfall beitragen.The safety steel in the multilayer composite or ballistic product according to the invention has a predominantly martensitic and / or bainitic structure. Martensite, tempered martensite and / or bainite (less preferred) is present with at least 70 area%, in particular at least 80 area%, preferably at least 85 area%, preferably at least 90 area%, particularly preferably at least 95 area%. Due to the manufacturing process, the formation of the less desirable structural components ferrite, residual austenite, pearlite and / or cementite cannot always be reliably avoided. In an alternative embodiment, up to 30% more ductile phases such as residual austenite and / or ferrite can also be deliberately set in the safety steel in order to increase the ductility. In order to minimize the associated loss of hardness as much as possible, the proportion of these phases is set in particular to a maximum of 20%, preferably to a maximum of 10%, the information relating to area% for ferrite and volume% for residual austenite. An increased ductility is particularly advantageous when a component made from the multilayer composite or ballistic product according to the invention is also to be designed to withstand scorching. In a further alternative embodiment, a small proportion of at most 10 area%, preferably of at most 5 area%, of cementite and / or pearlite can be set in the structure of the safety steel. The presence of this Phase components can contribute to a dispersion of the shock waves in the event of fire.
Die genannten Gefügeanteile in % beziehen sich hierbei mit Ausnahme der Angaben zu den Gehalten an (Rest-)Austenit, die üblicherweise durch Röntgendiffraktometrie bestimmt werden und daher in Vol.-% angegeben sind, auf die im Schliff betrachtete Fläche.With the exception of the information on the (residual) austenite contents, which are usually determined by X-ray diffractometry and are therefore given in% by volume, the structure components mentioned in% relate to the surface area considered in the section.
Die Einstellung der Eigenschaften im Sicherheitsstahl erfolgt über eine Wärmebehandlung in Verbindung mit einer beschleunigten Abkühlung zwecks Härtung. Zunächst wird ein Vorprodukt mit einem in den oben genannten Grenzen befindlichen Legierungsbestandteilen bereitgestellt, beispielsweise in Form von Brammen die im Stranggussverfahren erzeugt werden. Die Bramme wird beispielsweise auf eine Temperatur oberhalb Ac3, insbesondere oberhalb von Ac3 + 200°C, vorzugsweise oberhalb von 1100°C erwärmt bzw. durchwärmt und anschließend einem Warmwalzverfahren zugeführt. Je nach Ausführung bzw. Dicke erfolgt das Warmwalzen in einer Warmwalzstraße mit mindestens zwei Walzengerüsten oder in einem Reversiergerüst, wobei beim Durchlaufen des bzw. der Gerüste eine Dickenabnahme erfolgt. Ist die Solldicke erreicht, kann die beschleunigte Abkühlung dabei direkt nach dem Warmwalzen ohne vorherige Abkühlung aus der Walzhitze stattfinden, um so eine Härtung ohne weitere Schritte im Sicherheitsstahl zu bewirken. Die beschleunigte Abkühlung kann dabei je nach Vorgabe der Härte bzw. der damit verbunden Einstellung der erforderlichen Gefügebestandteilen im Sicherheitsstahl beispielsweise auf Temperaturen unterhalb der Martensit-Start-Temperatur MS, insbesondere unterhalb der Martensit-Finish-Temperatur Mf erfolgen.The properties in the safety steel are set using heat treatment in conjunction with accelerated cooling for hardening. First of all, a preliminary product with an alloy component within the above-mentioned limits is provided, for example in the form of slabs which are produced by the continuous casting process. The slab is heated, for example, to a temperature above A c3 , in particular above A c3 + 200 ° C., preferably above 1100 ° C., and then fed to a hot rolling process. Depending on the design or thickness, hot rolling takes place in a hot rolling mill with at least two roll stands or in a reversing stand, with a decrease in thickness as the stands pass through. Once the target thickness has been reached, the accelerated cooling can take place directly after hot rolling without prior cooling from the rolling heat in order to effect hardening in the safety steel without any further steps. The accelerated cooling can take place depending on the specification of the hardness or the associated setting of the necessary structural components in the safety steel, for example to temperatures below the martensite start temperature M S , in particular below the martensite finish temperature M f .
In einer alternativen Ausführung kann die Härtung auch wie folgt stattfinden: nach dem Warmwalzen kühlt das Material beispielsweise zunächst auf eine Temperatur von unter 500°C ab, um unerwünschte Effekte wie Kornwachstum oder Vergröberung von Ausscheidungen zu vermeiden. Die Abkühlung kann dabei sowohl im Coil oder als Platte an Luft als auch durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium wie z. B. Wasser oder Öl stattfinden. Aus logistischen Gründen wird eine Abkühlung auf unter 100°C bevorzugt, besonders bevorzugt auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur. Anschließend wird das Material mindestens teilweise austenitisiert und hierfür auf eine Temperatur von mindestens Ac1 erwärmt, insbesondere eine vollständige Austenitisierung und eine dementsprechende Erwärmung auf mindestens Ac3 durchgeführt. Aus energetischen Gründen wird die Austenitisierungstemperatur zur Vermeidung von unerwünschtem Austenitkornwachstum auf maximal 1100°C, insbesondere auf maximal 1000°C, vorzugsweise auf maximal 950°C beschränkt.In an alternative embodiment, the hardening can also take place as follows: after hot rolling, the material first cools down, for example, to a temperature below 500 ° C. in order to avoid undesirable effects such as grain growth or coarsening of precipitates. The cooling can be done both in the coil or as a plate in air and by exposure to a cooling medium such. B. water or oil take place. For logistical reasons, cooling to below 100 ° C. is preferred, particularly preferably to a temperature close to room temperature. The material is then at least partially austenitized and heated to a temperature of at least A c1 for this purpose, in particular a complete austenitization and a corresponding heating to at least A c3 is carried out. For energetic reasons, the austenitizing temperature is limited to a maximum of 1100 ° C., in particular to a maximum of 1000 ° C., preferably to a maximum of 950 ° C., in order to avoid undesired austenite grain growth.
Bei der Temperatur AC1 beginnt das Gefüge in Austenit umzuwandeln und liegt insbesondere vollständig austenitisch vor, wenn die Temperatur AC3 überschritten wird. AC1 und AC3 sind Kennwerte, welche abhängig von der Zusammensetzung (Legierungsbestandteile/-konzept) des verwendeten Stahls sind und aus sogenannten ZTA- bzw. ZTU-Schaubildern entnommen werden können. Um Austenit in ein hartes Gefüge, welches insbesondere überwiegend Martensit und/oder Bainit aufweisen kann, umzuwandeln, sind bestimmte Abkühlraten einzuhalten, welche in Abhängigkeit von dem gewünschten Gefüge ebenfalls aus den ZTU-Schaubildern entnommen werden können. Dabei beginnt die Umwandlung in Martensit bei einer legierungsabhängigen Temperatur (=Martensit-Start, Ms) und ist bei einer geringeren legierungsabhängigen Temperatur (=Martensit-Finish, Mf) abgeschlossen.At temperature A C1 , the structure begins to convert to austenite and is in particular completely austenitic when the temperature A C3 is exceeded. A C1 and A C3 are characteristic values which depend on the composition (alloy components / concept) of the steel used and which can be taken from so-called ZTA or ZTU diagrams. In order to convert austenite into a hard structure, which in particular may have predominantly martensite and / or bainite, certain cooling rates must be observed, which can also be found in the ZTU diagrams depending on the desired structure. The conversion into martensite begins at an alloy-dependent temperature (= martensite start, Ms) and is completed at a lower alloy-dependent temperature (= martensite finish, Mf).
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung besteht die ballistische Lage aus einem beschussfesten hochlegierten Edelstahl, wobei ein Edelstahl als hochlegiert gilt, wenn mindestens eines seiner Legierungselemente mit einem Gehalt von 5 Gew.-% oder mehr eingesetzt wird. Beispielsweise können Edelstähle wie AISI
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung besteht die ballistische Lage aus einer ballistischen Aluminiumlegierung. Insbesondere wird eine Aluminiumlegierung der Gruppe 5xxx, 6xxx oder 7xxx, vorzugsweise 5083, 5456, 5059 nach MIL-DTL-46027K oder 6061 nach MIL-DTL-32262, oder 7039 nach MIL-DTL-46063H, oder 7017, 7020 nach MIL-DTL-32505, eingesetzt.According to a further alternative embodiment, the ballistic layer consists of a ballistic aluminum alloy. In particular, an aluminum alloy of the group 5xxx, 6xxx or 7xxx, preferably 5083, 5456, 5059 according to MIL-DTL-46027K or 6061 according to MIL-DTL-32262, or 7039 according to MIL-DTL-46063H, or 7017, 7020 according to MIL-DTL-32505.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Metall der ästhetischen Lage eine Bruchdehnung von mindestens 10 % und eine Streckgrenze von maximal 550 MPa auf. Das Metall der ästhetischen Lage wird so ausgewählt, dass es eine deutlich geringere Härte und Festigkeit aber eine deutlich höhere Bruchdehnung aufweist als die ballistische Lage, vorzugsweise als der Sicherheitsstahl. Während die ballistische Lage, vorzugsweise der Sicherheitsstahl, eine hohe Härte benötigt, um Geschosse und/oder Splitter zu brechen und aufzuhalten, verformt sich die ästhetische Lage im Beschussfall, um den Splitterschutz zu gewährleisten. Aus diesem Grund weist die ästhetische Lage eine Bruchdehnung von mindestens 10%, insbesondere mindestens 25%, vorzugsweise mindestens 35%, sowie eine Streckgrenze von maximal 550 MPa, insbesondere von maximal 400 MPa, vorzugsweise von maximal 450 MPa, bevorzugt von maximal 400 MPa, besonders bevorzugt von maximal 350 MPa auf.According to a further embodiment, the metal of the aesthetic layer has an elongation at break of at least 10% and a yield strength of at most 550 MPa. The metal of the aesthetic layer is selected such that it has a significantly lower hardness and strength but a significantly higher elongation at break than the ballistic layer, preferably than the safety steel. While the ballistic layer, preferably the security steel, requires a high level of hardness to break and stop projectiles and / or fragments, the aesthetic layer deforms in the event of a fire in order to ensure protection against splinters. For this reason, the aesthetic position has an elongation at break of at least 10%, in particular at least 25%, preferably at least 35%, and a yield strength of at most 550 MPa, in particular of at most 400 MPa, preferably of at most 450 MPa, preferably of at most 400 MPa, particularly preferably from a maximum of 350 MPa.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die ästhetische Lage eine Dicke von 0,1 bis 5 mm, insbesondere von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm auf. Im Beschuss- und/oder Ansprengungsfall ist die Wirkung der ästhetischen Lage zunächst vernachlässigbar, je nach betrachteter Beschussklasse sollte die Dicke des Deckbleches jedoch so gewählt werden, dass sich eine ausreichende Wirkung als „Splitterschutz“ einstellt. Ist die ästhetische Lage zu dünn, beispielsweise kleiner als 0,1 mm, besteht insbesondere in Kombination mit geringen Materialfestigkeiten der ästhetischen Lage die Gefahr, dass das verformte Projektil und/oder Bruchstücke des Projektils und/oder Splitter die ästhetische Lage nach dem Auftreffen auf den Sicherheitsstahl durch Reflektion erneut durchdringen, ohne dabei merklich verlangsamt zu werden, und so umstehende Lebewesen und/oder Gegenstände gefährden. Kommen bevorzugt Kohlenstoffstähle für den Einsatz als ästhetische Lage in Frage, eignen sich diese mit den oben genannten Dicken optimal für beispielsweise Bandbeschichtungsprozesse, in welchen gezielt eine Beschichtung mit einer hervorragenden optischen Anmutung und/oder Korrosionsschutz auf zumindest einer Oberflächenseite aufgebracht werden kann.According to a further embodiment, the aesthetic layer has a thickness of 0.1 to 5 mm, in particular 0.2 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm. In the event of bombardment and / or fire, the effect of the aesthetic position is initially negligible, but depending on the bombardment class considered, the thickness of the cover plate should be selected so that a sufficient effect is achieved as "splinter protection". If the aesthetic layer is too thin, for example less than 0.1 mm, there is a risk in particular in combination with low material strengths of the aesthetic layer that the deformed projectile and / or fragments of the projectile and / or splinters affect the aesthetic layer after striking the Re-penetrate safety steel by reflection without being noticeably slowed down, thereby endangering living beings and / or objects. If carbon steels are preferred for use as an aesthetic layer, the thicknesses mentioned above are ideally suited for coil coating processes, for example, in which a coating with an excellent optical appearance and / or corrosion protection can be applied on at least one surface side.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die ästhetische Lage aus einem Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoffstahl, welcher neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus
C: 0,001 bis 0,15 %,
optional N: 0,001 bis 0,01 %,
optional Si: 0,03 bis 0,7 %,
optional Mn: 0,05 bis 2,5 %,
optional AI: 0,005 bis 0,5 %,
optional Cr: 0,1 bis 1 %,
optional B: 0,0001 bis 0,01 %,
optional eines oder mehrere aus der Gruppe Nb, Ti, V, Zr und W: 0,001 bis 0,3 %,
optional Mo: 0,05 bis 0,45 %,
optional Cu: 0,05 bis 0,75 %,
optional P: 0,005 bis 0,1 %,
S: bis 0,03 %,
optional Ca: 0,0015 bis 0,015 %,
optional Ni: 0,05 bis 0,5 %,
Sn: bis 0,05 %,
As: bis 0,02 %,
Co: bis 0,02 %,
O: bis 0,005 %,
H: bis 0,001 %,
optional SEM: bis 0,01% besteht,
wobei die als optional angegebenen Legierungselemente N, Si, Mn, AI, Cr, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni, SEM alternativ auch als Verunreinigung in geringeren Gehalten vorliegen können.According to a preferred embodiment, the aesthetic layer consists of a steel, in particular a carbon steel, which in addition to Fe and impurities which are unavoidable in production consists of% by weight
C: 0.001 to 0.15%,
optional N: 0.001 to 0.01%,
optional Si: 0.03 to 0.7%,
optional Mn: 0.05 to 2.5%,
optional AI: 0.005 to 0.5%,
optional Cr: 0.1 to 1%,
optional B: 0.0001 to 0.01%,
optionally one or more from the group Nb, Ti, V, Zr and W: 0.001 to 0.3%,
optional Mo: 0.05 to 0.45%,
optional Cu: 0.05 to 0.75%,
optional P: 0.005 to 0.1%,
S: up to 0.03%,
optional Ca: 0.0015 to 0.015%,
optional Ni: 0.05 to 0.5%,
Sn: up to 0.05%,
As: up to 0.02%,
Co: up to 0.02%,
O: up to 0.005%,
H: up to 0.001%,
optional SEM: up to 0.01%,
the alloy elements N, Si, Mn, Al, Cr, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni, SEM, which are indicated as optional, can alternatively also be present as impurities in lower contents.
Zur Erhöhung der Duktilität ist C als Legierungselement auf maximal 0,15 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,10 Gew.-%, vorzugsweise aufmaximal 0,06 Gew.-% beschränkt. In einer bevorzugten Ausführung besteht die ästhetische Lage aus einem ULC-Stahl (ultra low carbon Stahl), bei dem der maximale Kohlenstoffgehalt auf 0,03 Gew.-% beschränkt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung wird ein IF-Stahl als ästhetische Lage eingesetzt, für den ein C-Gehalt von maximal 0,01 Gew.-% vorgegeben wird. Um die im IF-Stahl erforderliche vollständige Abbindung von C durch Ti, Nb, V, Zr, W, Cr und/oder Mo zu gewährleisten, ohne zu hohe Gehalte von Ti, Nb, V, W, Zr Cr und/oder Mo einstellen zu müssen, wird für C bevorzugt ein Maximalgehalt von 0,005 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,003 Gew.-% eingestellt. Prozessbedingt ist ein minimaler Gehalt an C nicht wirtschaftlich zu vermeiden. Daher wird die Untergrenze für den C-Gehalt mit 0,001 Gew.-% angegeben.To increase the ductility, C as an alloying element is limited to a maximum of 0.15% by weight, in particular to a maximum of 0.10% by weight, preferably to a maximum of 0.06% by weight. In a preferred embodiment, the aesthetic layer consists of a ULC steel (ultra low carbon steel) in which the maximum carbon content is limited to 0.03% by weight. In a particularly preferred embodiment, an IF steel is used as the aesthetic layer, for which a maximum C content of 0.01% by weight is specified. To ensure the complete setting of C by Ti, Nb, V, Zr, W, Cr and / or Mo required in IF steel, do not set too high contents of Ti, Nb, V, W, Zr Cr and / or Mo. a maximum content of C is preferably set to 0.005% by weight, particularly preferably 0.003% by weight. Due to the process, a minimum content of C cannot be avoided economically. The lower limit for the C content is therefore given as 0.001% by weight.
N erhöht als optionales Legierungselement in gelöster Form ebenfalls die Festigkeit des Stahls, kann aber optional auch gezielt zur Nitrid- bzw. Carbonitridbildung mit AI, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Cr und/oder Mo verwendet werden. Um eine zu starke Erhöhung der Festigkeit der ästhetischen Lage zu vermeiden, wird der Stickstoffgehalt auf maximal 0,01 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,005 Gew.-% beschränkt. Prozessbedingt ist ein minimaler Gehalt an N nicht wirtschaftlich zu vermeiden. Daher wird die optionale Untergrenze für den N-Gehalt mit 0,001 Gew.-% angegeben.As an optional alloy element in dissolved form, N also increases the strength of the steel, but can optionally also be used to form nitrides or carbonitrides with Al, B, Ti, Nb, V, Zr, W, Cr and / or Mo. In order to avoid an excessive increase in the strength of the aesthetic layer, the nitrogen content is limited to a maximum of 0.01% by weight, in particular to a maximum of 0.005% by weight. Due to the process, a minimal N content cannot be economically avoided. The optional lower limit for the N content is therefore given as 0.001% by weight.
Si, Mn, Cr, Mo, Cu, P und Ni sind optionale Legierungselemente, die je nach Legierungskonzept zur Erhöhung der Festigkeit der ästhetischen Lage eingesetzt werden können, um deren Widerstand bzw. Verformungseigenschaft in Funktion des „Splitterschutzes“ zu erfüllen. Um die jeweilige Wirksamkeit der genannten optionalen Legierungselemente zu gewährleisten, wird für deren Einsatz in der ästhetischen Lage ein Mindestgehalt von
- • 0,03 Gew.-%,
insbesondere 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 Gew.-% Si - • 0,05 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-% Mn
- • 0,1 Gew.-% Cr
- • 0,05 Gew.-% Mo
- • 0,05 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-% Cu
- • 0,005 Gew.-% P
- • 0,05 Gew.-%, insbesondere 0,10 Gew.-% Ni
- • 0,7 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-% Si, um negative Einflüsse auf die Oberfläche zu vermeiden
- • 2,5 Gew.-%,
insbesondere 1,5 Gew.-% Mn, um die Festigkeit nicht zu stark zu erhöhen und unerwünschte Effekte durch Mn-Seigerungen zu vermeiden - • 1 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 Gew.-%, bevorzugt 0,15 Gew.-% Cr
- • 0,45 Gew.-%, insbesondere 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 Gew.-% Mo
- • 0,75 Gew.-%, insbesondere 0,6 Gew.-%, vorzugsweise 0,40 Gew.-% Cu
- • 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,05 Gew.-% P, um die Duktilität der ästhetischen Lage nicht zu sehr zu verringern
- • 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,3 Gew.-% Ni, jeweils aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sowie um die Festigkeit der ästhetischen Lage nicht zu sehr zu erhöhen.
- 0.03% by weight, in particular 0.1% by weight, preferably 0.3% by weight of Si
- 0.05% by weight, in particular 0.2% by weight, of Mn
- 0.1% by weight of Cr
- 0.05% by weight of Mo
- • 0.05% by weight, in particular 0.2% by weight, of Cu
- 0.005% by weight of P
- 0.05% by weight, in particular 0.10% by weight, of Ni
- 0.7% by weight, in particular 0.5% by weight, of Si, in order to avoid negative influences on the surface
- 2.5% by weight, in particular 1.5% by weight, of Mn, in order not to increase the strength too much and to avoid undesirable effects due to Mn segregations
- 1% by weight, in particular 0.5% by weight, preferably 0.25% by weight, preferably 0.15% by weight of Cr
- 0.45% by weight, in particular 0.3% by weight, preferably 0.15% by weight of Mo
- 0.75% by weight, in particular 0.6% by weight, preferably 0.40% by weight of Cu
- 0.1% by weight, in particular 0.05% by weight, P, in order not to reduce the ductility of the aesthetic layer too much
- 0.5% by weight, in particular 0.3% by weight of Ni, in each case from an economic point of view and in order not to increase the strength of the aesthetic position too much.
Mn dient zudem zum Abbinden von S zu MnS.Mn also serves to bind S to MnS.
AI kann optional zur Desoxidation zulegiert werden, wobei ein Aluminiumgehalt von mindestens 0,005 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,01 Gew.-% vorhanden sein kann. Der Gehalt ist auf maximal 0,5 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,1 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,05 Gew.-% beschränkt, um die Eigenschaften der ästhetischen Lage nicht negativ zu beeinflussen.AI can optionally be added for deoxidation, an aluminum content of at least 0.005% by weight, in particular of at least 0.01% by weight, being able to be present. The content is limited to a maximum of 0.5% by weight, in particular to a maximum of 0.1% by weight, preferably to a maximum of 0.05% by weight, in order not to negatively influence the properties of the aesthetic position.
B kann optional in einer weniger bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Legierungselement zur Härtbarkeit beitragen, insbesondere wenn N abgebunden wird und kann mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,0001 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,0010 Gew.-% vorhanden sein. Bor ist auf maximal 0,01 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,005 Gew.-%, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Eigenschaften der ästhetischen Lage auswirken können und zu einer zu starken unerwünschte Festigkeitssteigerung der ästhetischen Lage führen.In a less preferred embodiment of the present invention, B can optionally contribute to hardenability as an alloying element, in particular if N is set, and can preferably have a content of at least 0.0001% by weight, in particular at least 0.0005% by weight of at least 0.0010% by weight. Boron is not more than 0.01% by weight, in particular not more than 0.005% by weight, since higher contents can have a disadvantageous effect on the properties of the aesthetic layer and lead to an undesirable increase in the strength of the aesthetic layer.
Ti, Nb, V, Zr, W, Cr und/oder Mo können als Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung und/oder Kohlenstoff- und Stickstoff-Abbindung zulegiert werden, wobei der Einsatz von Ti, Nb, V, Zr und/oder W aus Kostengründen für die genannten Zwecke bevorzugt wird. Ti, Nb, V, Zr und/oder W können in Summe mit Gehalten von mindestens 0,001 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,01 Gew.-% zulegiert werden. Zur vollständigen Abbindung von C und N werden bevorzugt aufgrund der Stöchiometrie die Gehalte von Ti, Nb, V, Zr, W, Cr und Mo so eingestellt, dass gilt:
- (Ti / 47,9 + Nb / 92,9 + V / 50,9 + Zr / 91,2 + W / 183,8 + Cr / (52 * 1,5) + Mo / (95,95 *2)) / (C / 12 + N / 14) ≥ 0,8, insbesondere ≥ 1,0. Die Legierungselemente Ti, Nb, V, Zr und W sind aus wirtschaftlichen Gründen in Summe auf maximal 0,3 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,2 Gew.-% eingeschränkt. Vorzugsweise wird der Gehalt von Ti, Nb, V, Zr und W in Summe auf maximal 0,15 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,10 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Eigenschaften der ästhetischen Lage, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeit des Werkstoffs auswirken. Die Minimal- und Maximalgehalte der optionalen Legierungselemente Cr und Mo wurden oben bereits angegeben.
- S weist im Stahl eine starke Neigung zur Seigerung auf und bildet unerwünschtes FeS, weswegen es durch Mn abgebunden werden muss. Der S-Gehalt wird daher auf maximal 0,03 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,02 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,01 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,005 Gew.-% eingeschränkt.
- Ca kann der Schmelze optional als Entschwefelungsmittel und zur gezielten Sulfidbeeinflussung in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,005 Gew.-% zulegiert werden, was zu einer veränderten Plastizität der Sulfide bei der Warmwalzung führt. Darüber hinaus wird durch die Kalziumzugabe bevorzugt auch das Kaltumformverhalten verbessert. Die beschriebenen Effekte sind ab Gehalten von 0,0015 Gew.-% wirksam, weswegen diese Grenze bei optionalem Einsatz von Ca als Minimum gewählt wird.
- Sn, As und/oder Co sind Legierungselemente, die einzeln oder in Kombination, wenn sie nicht gezielt zur Einstellung spezieller Eigenschaften zulegiert werden, zu den Verunreinigungen gezählt werden können. Die Gehalte sind beschränkt auf maximal 0,05 Gew.-% Zinn, auf maximal 0,02 Gew.-% Arsen und auf maximal 0,02 Gew.-% Kobalt.
- 0 ist üblicherweise unerwünscht. Der Maximalgehalt für Sauerstoff wird mit 0,005 Gew.-%, insbesondere mit 0,002 Gew.-% angegeben.
- H ist aufgrund der geringeren Festigkeit/Härte der ästhetischen Lage weit weniger kritisch als für den zuvor beschriebenen Sicherheitsstahl. Es genügt daher, den Wasserstoffgehalt auf maximal 0,001 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,0006 Gew.-% zu beschränken.
- (Ti / 47.9 + Nb / 92.9 + V / 50.9 + Zr / 91.2 + W / 183.8 + Cr / (52 * 1.5) + Mo / (95.95 * 2) ) / (C / 12 + N / 14) ≥ 0.8, especially ≥ 1.0. For economic reasons, the alloying elements Ti, Nb, V, Zr and W are limited to a maximum of 0.3% by weight, in particular to a maximum of 0.2% by weight. The total content of Ti, Nb, V, Zr and W is preferably limited to a maximum of 0.15% by weight, preferably to a maximum of 0.10% by weight, since higher contents adversely affect the properties of the aesthetic position, in particular have a negative impact on the toughness of the material. The minimum and maximum contents of the optional alloy elements Cr and Mo have already been given above.
- S has a strong tendency to segregate in steel and forms undesirable FeS, which is why it must be bound by Mn. The S content is therefore limited to a maximum of 0.03% by weight, in particular to a maximum of 0.02% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.005% by weight.
- Ca can optionally be added to the melt as a desulfurization agent and for targeted sulfide influencing in contents of up to 0.015% by weight, in particular up to 0.005% by weight, which leads to a change in the plasticity of the sulfides during hot rolling. In addition, the addition of calcium preferably also improves the cold-forming behavior. The effects described are effective from a content of 0.0015% by weight, which is why this limit is chosen as a minimum when Ca is optionally used.
- Sn, As and / or Co are alloying elements, individually or in combination, if they are not specifically designed to adjust Properties are alloyed, which can be counted as impurities. The contents are limited to a maximum of 0.05% by weight of tin, to a maximum of 0.02% by weight of arsenic and to a maximum of 0.02% by weight of cobalt.
- 0 is usually undesirable. The maximum content for oxygen is specified as 0.005% by weight, in particular 0.002% by weight.
- Due to the lower strength / hardness of the aesthetic layer, H is far less critical than for the previously described safety steel. It is therefore sufficient to limit the hydrogen content to a maximum of 0.001% by weight, in particular to a maximum of 0.0006% by weight.
Seltenerdmetalle wie Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym und andere, die im Folgenden einzeln oder in Summe mit SEM abgekürzt werden, können der ästhetischen Lage als optionale Legierungselemente hinzugegeben werden, um
Alle genannten optionalen Legierungselemente können in Gehalten unter dem angegebenen Minimalwert als Verunreinigungen ohne störende Wirkung in der ästhetischen Lage des erfindungsgemäßen Mehrlagenverbunds vorliegen.All of the optional alloy elements mentioned can be present in the aesthetic position of the multilayer composite according to the invention in amounts below the specified minimum value as impurities without a disruptive effect.
Als beispielhafte Vertreter für die ästhetische Lage des erfindungsgemäßen Mehrlagenverbunds können handelsübliche unlegierte Stähle, niedrig legierte Stähle, ULC- oder IF- Stähle verwendet werden. Als geeignete Stähle für die ästhetische Lage im erfindungsgemäßen Mehrlagenverbund haben sich insbesondere Baustähle, weiche Stähle zum Kaltumformen mit hoher Bruchdehnung, mikrolegierte Stähle, ULC- und IF-Stähle, erwiesen. Bevorzugt werden für die ästhetische Lage ULC-Stähle, besonders bevorzugt werden IF-Stähle verwendet. IF („interstitial free“)-Stähle werden so legiert, dass insbesondere Stickstoff und Kohlenstoff vollständig durch Legierungselemente wie Ti, Nb, V, Zr, W und/oder Cr abgebunden sind.Commercial non-alloy steels, low-alloy steels, ULC or IF steels can be used as exemplary representatives for the aesthetic position of the multilayer composite according to the invention. Structural steels, soft steels for cold forming with a high elongation at break, micro-alloyed steels, ULC and IF steels have proven to be suitable steels for the aesthetic position in the multilayer composite according to the invention. ULC steels are preferred for the aesthetic layer, IF steels are particularly preferably used. IF ("interstitial free") steels are alloyed in such a way that nitrogen and carbon in particular are completely bound by alloying elements such as Ti, Nb, V, Zr, W and / or Cr.
Um insbesondere die ästhetische Lage des erfindungsgemäßen Mehrlagenverbunds respektive ballistischen Produkts vor Korrosion zu schützen, besonders bevorzugt wenn die ästhetische Lage aus einem der vorgenannten Stähle besteht, kann diese zumindest einen einseitigen, insbesondere einen beidseitigen Korrosionsschutzüberzug aufweisen. Der Korrosionsschutzüberzug kann insbesondere elektrolytisch oder im Schmelztauchverfahren ein- oder beidseitig auf der ästhetischen Lage aufgebracht werden. Bevorzugt werden hierbei Schutzüberzüge auf Zinkbasis, da diese einen kathodischen Korrosionsschutz aufweisen. Der Überzug weist in diesem Falle einen Anteil von mindestens 80% Zn auf, wobei der Rest aus Si, AI und/oder Mg bestehen kann. Beispiele für geeignete Korrosionsschutzüberzüge sind durch Schmelztauchbeschichtung aufgebrachter Zink (Z), Zink-Magnesium (ZM), Zink-Eisen-Legierung (ZF), Zink-Aluminium (ZA). Schutzüberzüge auf Aluminiumbasis sind beispielhaft Aluminium-Zink (AZ) und Aluminium-Silizium (AS). Alternativ kann Zink als Schutzüberzug elektrolytisch aufgebracht werden (ZE). Die Beschichtungssysteme sind aus der Praxis bekannte und gängige Verfahren und entsprechen im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Zusammensetzungen. Alternativ können, insbesondere wenn höhere Anforderungen, insbesondere an eine Hitzebeständigkeit des Überzugs gestellt werden, ECCS (electrolytic chromium coated steel) oder feueraluminierte Beschichtungen oder ähnliche eingesetzt werden. Optional kann nach dem Aufbringen eines zinkbasierten Überzugs eine Glühbehandlung erfolgen, sodass Eisen aus dem Stahl, welcher bevorzugt als ästhetische Lage zur Anwendung kommt, in den Überzug eindiffundiert und den Überzug in einen galvannealed-Überzug umwandelt.In order in particular to protect the aesthetic position of the multilayer composite or ballistic product according to the invention against corrosion, particularly preferably if the aesthetic layer consists of one of the aforementioned steels, it can have at least one, in particular a double-sided, corrosion protection coating. The anticorrosive coating can be applied to the aesthetic layer in particular electrolytically or by hot-dip coating on one or both sides. Protective coatings based on zinc are preferred, since they have cathodic corrosion protection. In this case the coating has a content of at least 80% Zn, the remainder being Si, Al and / or Mg. Examples of suitable corrosion protection coatings are zinc (Z), zinc-magnesium (ZM), zinc-iron alloy (ZF), zinc-aluminum (ZA) applied by hot-dip coating. Protective coatings based on aluminum are examples of aluminum-zinc (AZ) and aluminum-silicon (AS). Alternatively, zinc can be applied electrolytically as a protective coating (ZE). The coating systems are methods which are known and customary in practice and essentially correspond to the compositions known from the prior art. Alternatively, especially if higher demands are placed, in particular on the heat resistance of the coating, ECCS (electrolytic chromium coated steel) or fire-aluminized coatings or the like can be used. Optionally, after applying a zinc-based coating, an annealing treatment can be carried out so that iron from the steel, which is preferably used as an aesthetic layer, diffuses into the coating and converts the coating into a galvannealed coating.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die ästhetische Lage des erfindungsgemäßen Mehrlagenverbunds bzw. ballistischen Produkts mindestens eine einseitige, organische Schicht auf, welche auf der der ballistischen Lage abgewandten Seite angeordnet ist. Die organische Schicht wird als eine dekorative Schicht aufgebracht, welche jeder gewünschten Farbe, Anmutung und/oder Optik entsprechen kann. Die organische Schicht ist insbesondere eine Lack- oder Folienbeschichtung, welche vorzugsweise im Bandbeschichtungsverfahren auf die ästhetische Lage appliziert wird. Wird eine Folie appliziert, besteht diese im Wesentlichen aus Polymeren, Pigmenten und Additiven. Wird ein Lack appliziert, besteht dieser im Wesentlichen aus Bindemitteln, Pigmenten, Lösemitteln und Additiven. Bei den Polymeren bzw. Bindemitteln werden bevorzugt Polyester (SP), Polyamid-modifizierter Polyester (SP-PA), Polyurethane (PUR), Polyamid-modifiziertes Polyurethane (PUR-PA), High-durable-Polymere (HDP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Epoxide (EP), und/oder Polyvinylchloride (PVC (F)) eingesetzt. Besonders bevorzugt erfolgt nur eine einseitige Beschichtung der ästhetischen Lage mit einer organischen Schicht, welche im späteren Verbund nach außen gerichtet ist, quasi der Belastungsseite zugewandt/ausgesetzt ist. Insbesondere bei der Anwendung von Folien können individuelle Dekorationen bereitgestellt werden.According to a further embodiment, the aesthetic position of the multilayer composite or ballistic product according to the invention has at least one organic layer on one side, which is arranged on the side facing away from the ballistic layer. The organic layer is applied as a decorative layer, which can correspond to any desired color, appearance and / or optics. The organic layer is in particular a lacquer or film coating, which is preferably applied to the aesthetic layer using the coil coating method. If a film is applied, it essentially consists of polymers, pigments and additives. If a lacquer is applied, it essentially consists of binders, pigments, solvents and additives. The polymers or binders used are preferably polyester (SP), polyamide-modified polyester (SP-PA), polyurethane (PUR), polyamide-modified polyurethane (PUR-PA), high-durable polymer (HDP), polyvinylidene fluoride (PVDF ), Epoxies (EP), and / or polyvinyl chlorides (PVC (F)) are used. In a particularly preferred manner, the aesthetic layer is only coated on one side with an organic layer, which in the later bond is directed outwards, quasi facing / exposed to the loading side is. Individual decorations can be provided, especially when using foils.
Wenn besondere Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der ästhetischen Lage gestellt sind, können gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mehrlagenverbunds respektive ballistischen Produkts Aluminium-, Kupfer-, Edelstahlwerkstoffe oder wetterfeste Stähle als ästhetische Lage zum Einsatz kommen. Insbesondere kommt Edelstahl für die ästhetische Lage aus den Güten AISI 304, AISI 304 L, AISI 316, AISI 316 L, AISI 316 Ti, AISI 321, AISI 444 zum Einsatz, wobei der Einsatz der Güte AISI 316 bevorzugt wird. Auch Aluminium- oder Kupferwerkstoffe können zum Einsatz kommen und entsprechend konditioniert sein, um einen ästhetischen Anblick zu erhalten. Insbesondere können als Aluminiumlegierungen für die ästhetische Lage die Güten AlMg1, AlMg2, AlMg2,5, AlMg3, AlMn1, AlMg2Mn0,8 und AlMgSiO,5 eingesetzt werden, wobei der Einsatz der Güten AlMg1, AlMg3 und AlMn1 bevorzugt wird. Als Kupferwerkstoff wird bevorzugt Cu-DHP verwendet, welches sauerstofffrei und phosphordesoxidiert ist und einen Reinheitsgrad von mindestens 99,9% aufweist. Bevorzugt wird wegen der höheren Duktilität die Güte R 220 eingesetzt. Bei Aluminiumwerkstoffen kann beispielsweise ein zumindest einseitiges Anodisieren erfolgen. Kupferwerkstoffe können walzblank, voroxidiert oder vorpatiniert eingesetzt werden.If special requirements are placed on the corrosion resistance of the aesthetic layer, aluminum, copper, stainless steel materials or weatherproof steels can be used as the aesthetic layer according to an alternative embodiment of the multilayer composite or ballistic product according to the invention. In particular, stainless steel is used for the aesthetic position from the qualities AISI 304, AISI 304 L, AISI 316, AISI 316 L, AISI 316 Ti, AISI 321, AISI 444, the use of the quality AISI 316 being preferred. Aluminum or copper materials can also be used and conditioned accordingly in order to obtain an aesthetic appearance. In particular, the grades AlMg1, AlMg2, AlMg2.5, AlMg3, AlMn1, AlMg2Mn0.8 and AlMgSiO, 5 can be used as aluminum alloys for the aesthetic position, the use of the grades AlMg1, AlMg3 and AlMn1 being preferred. Cu-DHP, which is oxygen-free and phosphorus-deoxidized and has a degree of purity of at least 99.9%, is preferably used as the copper material. R 220 is preferred because of its higher ductility. In the case of aluminum materials, for example, anodizing can take place at least on one side. Copper materials can be used bright rolled, pre-oxidized or pre-patinated.
Die ästhetische Lage kann so ausgestaltet sein, dass es die gewünschten Anforderungen an seine ästhetische Erscheinung auch ohne Aufbringen einer zusätzlichen organischen, insbesondere dekorativen Schicht erfüllt. Dies kann beispielsweise durch Einsatz von wetterfesten Stählen oder Edelstählen als ästhetische Lage realisiert werden, wobei wetterfeste Stähle im Einsatz oder durch gezielte Vorbewitterung eine gleichmäßige, optisch ansprechende Oberflächenschicht bilden. Besteht in einer Ausgestaltung die ästhetische Lage beispielsweise aus einem wetterfesten Stahl, so wird zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit hierbei mindestens eines der Elemente Cu, Cr, P und/oder Ni mit folgenden Mindestgehalten zulegiert: Cu ≥ 0,1 Gew.-%, insbesondere Cu ≥ 0,2 Gew.-%, vorzugsweise Cu ≥ 0,25 Gew.-%;
Cr ≥ 0,2 Gew.-%, insbesondere Cr ≥ 0,3 Gew.-%, vorzugsweise Cr ≥ 0,4 Gew.-%;
P ≥ 0,03 Gew.-%, insbesondere P ≥ 0,05 Gew.-%, vorzugsweise P ≥ 0,07 Gew.-%; und/oder Ni ≥ 0,1 Gew.-%, insbesondere Ni ≥ 0,15 Gew.-%.
Die Witterungsbeständigkeit wird dabei nach ASTM G101 mit Hilfe des CRI-Wertes ausgelegt, wobei % X für den Anteil des Elements X in Gew.-% steht:
CRI = 26,01 * Cu + 3,88 * Ni + 1,20 * Cr + 1,49 * Si + 17,28 * P - 7,29 * Cu * Ni - 9,10 * Ni * P - 33,39 * Cu * Cu. Bevorzugt gilt in dieser Ausgestaltung CRI ≥ 4 Gew.-%, bevorzugt CRI ≥ 5 Gew.-%, besonders bevorzugt CRI ≥ 6 Gew.-%. Als beispielhafte Vertreter für einen wetterfesten Stahl können handelsübliche Stähle verwendet werden, die beispielsweise von der Anmelderin unter der Handelsbezeichnung „patinax“ vertrieben werden, insbesondere patinax® 355 und 355P. Edelstähle können hingegen mit bekannten Verfahren wie z. B. Bürsten oder Polieren ästhetisch ansprechend gestaltet werden.The aesthetic position can be designed in such a way that it meets the desired requirements for its aesthetic appearance even without the application of an additional organic, in particular decorative, layer. This can be achieved, for example, by using weatherproof steels or stainless steels as an aesthetic layer, with weatherproof steels forming a uniform, optically appealing surface layer in use or through targeted pre-weathering. If, in one embodiment, the aesthetic layer consists of a weatherproof steel, at least one of the elements Cu, Cr, P and / or Ni with the following minimum contents is alloyed to increase the weather resistance: Cu ≥ 0.1% by weight, in particular Cu ≥ 0.2% by weight, preferably Cu ≥ 0.25% by weight;
Cr ≥ 0.2% by weight, in particular Cr ≥ 0.3% by weight, preferably Cr ≥ 0.4% by weight;
P ≥ 0.03% by weight, in particular P ≥ 0.05% by weight, preferably P ≥ 0.07% by weight; and / or Ni ≥ 0.1% by weight, in particular Ni ≥ 0.15% by weight.
The weather resistance is designed according to ASTM G101 with the help of the CRI value, where% X stands for the proportion of element X in% by weight:
CRI = 26.01 * Cu + 3.88 * Ni + 1.20 * Cr + 1.49 * Si + 17.28 * P - 7.29 * Cu * Ni - 9.10 * Ni * P - 33, 39 * Cu * Cu. In this embodiment, CRI 4 4% by weight, preferably CRI 5 5% by weight, particularly preferably CRI 6 6% by weight, preferably applies. Exemplary representatives for a weatherproof steel commercial steels can be used, for example those marketed by the applicant under the trade name "patinax" especially patinax ® 355 and 355P. Stainless steels, on the other hand, can be made using known processes such as B. brushing or polishing can be made aesthetically pleasing.
Die Verbindung der ästhetischen Lage mit der ballistischen Lage erfolgt durch die nichtmetallische Zwischenlage. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung besteht die nichtmetallische Lage aus einem Polymer, welche derart ausgestaltet ist, dass sie eine Schälfestigkeit von mindestens 10 N/4cm, insbesondere mindestens 20 N/4cm, vorzugsweise mindestens 50 N/4cm bei der T-Schälprüfung (ISO 11339) insbesondere gegen das verwendete Substrat aufweist. Dadurch kann eine ausreichende stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Lagen hergestellt werden. Das Polymer besteht insbesondere aus einem Klebelack, Haftlack, Haftfolie oder Klebefolie, vorzugsweise aus einem chemisch oder physikalisch oder thermisch aktivierbaren Kleber, der durch Reaktion mit Luft und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit innerhalb von 1 bis 300 s und bei einer Temperatur von -20 °C bis 150 °C und einem Anpressdruck von Normaldruck bis maximal 300 N/mm, insbesondere 10 bis 200 N/mm, vorzugsweise 10 bis 100 N/mm, bevorzugt 10 bis 50 N/mm seine maximale Klebkraft zum Substrat entwickelt. Der Anpressdruck wird hierbei über eine Rolle aufgebracht und daher als Kraft pro mm Kontaktbreite der Rolle angegeben. Verwendet wird hierbei beispielsweise eine gummierte Rolle mit einem Durchmesser von 200 bis 400 mm und einer Oberflächenhärte von 40 bis 100 Shore.The aesthetic layer is connected to the ballistic layer by the non-metallic intermediate layer. According to a further embodiment, the non-metallic layer consists of a polymer which is designed such that it has a peel strength of at least 10 N / 4 cm, in particular at least 20 N / 4 cm, preferably at least 50 N / 4 cm in the T-peel test (ISO 11339) in particular against the substrate used. This allows an adequate material connection to be established between the two layers. The polymer consists in particular of an adhesive varnish, adhesive varnish, adhesive film or adhesive film, preferably of a chemically or physically or thermally activatable adhesive which, by reaction with air and / or temperature and / or moisture, within 1 to 300 s and at a temperature of 20 ° C to 150 ° C and a contact pressure of normal pressure up to a maximum of 300 N / mm, in particular 10 to 200 N / mm, preferably 10 to 100 N / mm, preferably 10 to 50 N / mm develops its maximum adhesive strength to the substrate. The contact pressure is applied via a roller and is therefore given as the force per mm contact width of the roller. For example, a rubberized roller with a diameter of 200 to 400 mm and a surface hardness of 40 to 100 Shore is used.
Um die Fertigung der ballistischen Lage und der ästhetischen Lage insbesondere unabhängig voneinander vorbereiten zu können, kann beispielsweise die nichtmetallische Zwischenlage (beispielweise Polymer) zunächst auf einer Seite der ästhetischen Lage, welche im späteren Einsatz der Rückseite der ästhetischen Lage entspricht, aufgebracht werden. Vorzugsweise wird hierbei entweder das Aufbringen als Flüssigbeschichtung mit Hilfe eines Coaters eingesetzt, insbesondere für eine chemisch und/oder thermisch aktivierbare Beschichtung, vorzugsweise Haftbeschichtung, wie z. B. temporär inaktivierte Haftbeschichtungen - sogenannte selbstklebende Lacke, Siegellacke, Laminier-Lacke, Colaminier-Lacke -, oder aktivierbare Haftbeschichtungen - sogenannte „hot melts“ oder Heißsiegellacke - oder es wird bevorzugt das Aufbringen als Folienbeschichtung mittels Kaschierrolle(n) eingesetzt. Besonders bevorzugt wird die Folienbeschichtung mit einer einseitig oder doppelseitig haftenden Funktionsschicht in einem Kaschiergerüst beispielsweise in einer Bandbeschichtungsanlage oder einer Abwickelanlage.In order to be able to prepare the production of the ballistic layer and the aesthetic layer independently of one another, for example, the non-metallic intermediate layer (for example polymer) can first be applied to one side of the aesthetic layer, which in later use corresponds to the back of the aesthetic layer. Preferably, either the application as a liquid coating with the aid of a coater is used, in particular for a chemically and / or thermally activatable coating, preferably an adhesive coating, such as, for. B. temporarily inactivated adhesive coatings - so-called self-adhesive lacquers, sealing lacquers, laminating lacquers, colaminating lacquers -, or activatable adhesive coatings - so-called "hot melts" or heat-sealing lacquers - or it is preferred to apply them as a film coating using a laminating roller (s). The film coating with a functional layer adhering on one or both sides in a laminating frame, for example in, is particularly preferred a coil coating system or an unwinder.
Die ballistische Lage kann zusätzlich zumindest einseitig mit einem Primer, insbesondere einem Korrosionsschutzprimer beschichtet werden, welcher vorzugsweise einen ausreichenden Schutz gegen Oxidation von mindestens 3 Monaten gewährleistet, beispielsweise durch einen Zink-Silikat-Trockenprimer. Des Weiteren kann der Primer bevorzugt dazu verwendet, die Oberflächenrauheit des vorzugsweise als ballistische Lage verwendeten Sicherheitsstahls durch teilweise Auffüllung der Rauheitstäler zu verringern. Insbesondere wird das Beschichtungsverfahren des Primers so eingestellt, dass die gemittelte Rautiefe Rz des vorzugsweise geprimerten Sicherheitsstahls geringer, insbesondere mindestens 5 µm geringer, vorzugsweise mindestens 10 µm geringer, bevorzugt mindestens 15 µm geringer ist als die gemittelte Rautiefe Rz des Sicherheitsstahls, insbesondere vor dem Primerauftrag, ohne Primer.The ballistic layer can additionally be coated on at least one side with a primer, in particular a corrosion protection primer, which preferably ensures adequate protection against oxidation for at least 3 months, for example by means of a zinc silicate dry primer. Furthermore, the primer can preferably be used to reduce the surface roughness of the safety steel, which is preferably used as a ballistic layer, by partially filling the roughness valleys. In particular, the coating method of the primer is set such that the average roughness depth Rz of the preferably primed safety steel is less, in particular at least 5 µm less, preferably at least 10 µm less, preferably at least 15 µm less than the average roughness depth Rz of the safety steel, especially before the primer is applied , without primer.
Die Verbindung der ästhetischen Lage, welche vorzugsweise zuvor mit einer nichtmetallischen Zwischenlage auf der einen Seite und optional einer organischen, dekorativen Schicht auf der Gegenseite beschichtet wurde, mit der ballistischen Lage über die nichtmetallische Zwischenlage erfolgt in einem auf diese Lagen abgestimmten Pressvorgang. Dabei wird die ästhetische Lage unter Temperaturbedingungen von -20 °C bis + 150 °C, bevorzugt zwischen 0 °C und 150 °C, besonders bevorzugt von 10 °C bis 150 °C , in einer Verbindungszeit zwischen 1 bis 300 s, insbesondere zwischen 1 bis 180 s, vorzugsweise zwischen 1 bis 150 s mit einem Druck von Normaldruck bis zu 2 kN/mm, insbesondere von Normaldruck bis zu 1,5 kN/mm, vorzugsweise von Normaldruck bis zu 1 kN/mm, bevorzugt von Normaldruck bis 0,8 kN/mm verpresst. Hierbei werden bevorzugt Anpressrollen mit einem Durchmesser von 200 mm bis 400 mm zum Aufbringen des (Anpress-)Druckes verwendet.The connection of the aesthetic layer, which was preferably previously coated with a non-metallic intermediate layer on one side and optionally an organic, decorative layer on the opposite side, with the ballistic layer via the non-metallic intermediate layer takes place in a pressing process coordinated with these layers. The aesthetic position under temperature conditions is from -20 ° C to + 150 ° C, preferably between 0 ° C and 150 ° C, particularly preferably from 10 ° C to 150 ° C, in a connection time between 1 to 300 s, in particular between 1 to 180 s, preferably between 1 to 150 s with a pressure from normal pressure up to 2 kN / mm, in particular from normal pressure up to 1.5 kN / mm, preferably from normal pressure up to 1 kN / mm, preferably from normal pressure to 0 , 8 kN / mm pressed. In this case, pressure rollers with a diameter of 200 mm to 400 mm are preferably used to apply the (contact) pressure.
Die ästhetische Lage wird insbesondere in der Dimensionierung größer als die ballistische Lage ausgeführt, sodass sie beim Verbinden zumindest abschnittsweise zunächst die ballistische Lage, insbesondere umlaufend überlappt und anschließend durch (Ab-)Kanten der überstehenden Randbereiche der ästhetischen Lage auch an die Seiten, insbesondere die Stirnseiten/Kanten der ballistischen Lage angelegt und an diesen Stellen entsprechend verklebt werden können. Bevorzugt wird ein doppeltes Umlegen der überstehenden Randbereiche der ästhetischen Lage, sodass eine Verklebung auch an der Rückseite, der der ästhetischen Lage abgewandten Seite der ballistischen Lage erfolgt und neben einem Stoffschluss auch ein Formschluss zwischen den beiden Lagen erfolgen kann. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Mehrlagenverbund auch bei mehrfachem Beschuss bzw. bei einer höheren Beschussklasse oder mehrfacher Ansprengung zumindest teilweise bestehen bleibt, wodurch ein Abfallen der ästhetischen Lage im bevorzugten Einsatz als Fassadenelement und ein damit verbundener Verlust der Splitterschutzwirkung sicher vermieden werden kann.The aesthetic position is made larger than the ballistic position, in particular in terms of dimensioning, so that when the connection is made, at least in sections, it initially overlaps the ballistic position, in particular circumferentially, and then by (edges) of the protruding edge regions of the aesthetic position also on the sides, in particular the End faces / edges of the ballistic layer and can be glued accordingly at these points. It is preferred to fold the protruding edge regions of the aesthetic layer twice so that gluing also takes place on the back, the side of the ballistic layer facing away from the aesthetic layer, and in addition to a material bond, a form fit can also take place between the two layers. This can ensure that the multi-layer composite remains at least partially even with multiple bombardment or with a higher bombardment class or multiple bombardment, whereby a drop in the aesthetic position in the preferred use as a facade element and an associated loss of the splinter protection effect can be reliably avoided.
Zusätzlich zur bevorzugten stoffschlüssigen Verbindung der beiden Lagen mittels Verklebung über die nichtmetallische Zwischenlage kann bevorzugt im Falle, dass vorzugsweise ein Sicherheitsstahl als ballistische Lage und ein Stahl, beispielsweise Kohlenstoffstahl als ästhetische Lage verwendet wird, durch eine weitere stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen ein Ablösen der ästhetischen Lage von der ballistischen Lage im Belastungsfall wirkungsvoll verhindert werden, wobei vorzugsweise über den Mehrlagenverbund diskrete/lokale Schweißpunkte gesetzt werden können. Bei Verwendung unterschiedlicher metallischer Werkstoffe, wie z. B. einem Sicherheitsstahl, einer ballistischen Aluminiumlegierung oder einem ballistischen Edelstahl als ballistischer Lage und einer ästhetischen Lage aus einem Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Aluminium kann bevorzugt eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung beispielsweise durch Löten oder (Hybrid-)Schweißen hergestellt werden. Hierdurch wird im Falle, dass die Verklebung sich im Belastungsfall vollständig löst, die ästhetische Lage dennoch in Position gehalten werden, um seine Funktion als Splitterschutz weiterhin erfüllen zu können. In einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mehrverbundes wird eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen der ballistischen und der ästhetischen Lage durch Nieten und/oder Schrauben hergestellt.In addition to the preferred integral connection of the two layers by means of gluing via the non-metallic intermediate layer, in the case that a safety steel is preferably used as the ballistic layer and a steel, for example carbon steel as the aesthetic layer, a detachment of the aesthetic layer by means of a further integral connection by means of welding can be preferred can be effectively prevented by the ballistic position in the event of a load, whereby discrete / local welding points can preferably be set via the multi-layer composite. When using different metallic materials, such as. B. a safety steel, a ballistic aluminum alloy or a ballistic stainless steel as a ballistic layer and an aesthetic layer made of a carbon steel, stainless steel or aluminum, an additional material connection can preferably be produced, for example by soldering or (hybrid) welding. In this way, in the event that the bond loosens completely in the event of a load, the aesthetic position is nevertheless held in position in order to be able to continue to fulfill its function as splinter protection. In an alternative, preferred embodiment of the multi-composite according to the invention, an additional positive connection between the ballistic and the aesthetic position is produced by rivets and / or screws.
Der erfindungsgemäße Mehrlagenverbund respektive das ballistische Produkt wird bevorzugt als Fassadenelement, insbesondere als äußerste Schicht einer Fassade oder eines Daches eines zu schützenden Gebäudes, wie z. B. Regierungsgebäude, Botschaften, Schulen und Kindergärten, oder als äußerstes Produkt eines anderen zu schützenden Objektes verwendet. Unter „Schutz“ ist hierbei vor allem der Schutz gegen ballistische Bedrohung, Ansprengung und/oder eindringende Fahrzeuge zu verstehen. Alternativ kann das erfindungsgemäße ballistische Produkt auch in einer freistehenden Wand eingesetzt werden, welche ggf. auch als mobile Schutzwand bzw. Barriere ausgeführt sein kann. Denkbar ist auch eine Panzerung von Türen und Toren, z. B. Garagentoren, die nicht als Panzerung erkennbar sein sollen, eine Panzerung und Verblendung von Bankfilialschaltern, Schutzmöbeln, wie beispielsweise Tresoren, und versteckten Innenräumen (Panic Rooms), eine Panzerung von Containern, die optisch unauffällig in eine Landschaft oder Umgebung integriert werden sollen, sowie eine Panzerung und Verblendung von unauffälligen Absperrelementen, welche beispielsweise als „Zaun“ um zu schützende Areale eingesetzt werden. Zudem kann der erfindungsgemäße Mehrlagenverbund respektive das erfindungsgemäße ballistische Produkt als Verkleidung von explosionsgefährdeten Bereichen wie Munitions- oder Tanklager sowie als Innenverkleidung von Schießständen eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine baulich-konstruktive Ausführung, bei der das erfindungsgemäße Produkt nicht oder nur bei genauer Betrachtung als Schutzlösung erkennbar ist. Das ballistische Produkt kann auch nur als Teil für eines der vorgenannten Anwendungen verwendet werden, wie z. B. als Teil eines Fassadenelements für ein Gebäude, einer Tür, eines Tors oder Fensterrahmens für ein Gebäude oder einer freistehenden Wand, Barriere oder eines Zaunelement.The multilayer composite or ballistic product according to the invention is preferably used as a facade element, in particular as the outermost layer of a facade or a roof of a building to be protected, such as, for. B. government buildings, embassies, schools and kindergartens, or used as the ultimate product of another object to be protected. “Protection” is to be understood here primarily as protection against ballistic threats, blasting and / or penetrating vehicles. Alternatively, the ballistic product according to the invention can also be used in a free-standing wall, which may also be designed as a mobile protective wall or barrier. It is also conceivable to armor doors and gates, e.g. B. garage doors that should not be recognizable as armor, armor and veneer of bank branch counters, protective furniture such as safes, and hidden interiors (panic rooms), armor of containers that are to be visually unobtrusively integrated into a landscape or environment, as well as armor and Facing unobtrusive shut-off elements, which are used, for example, as a “fence” around areas to be protected. In addition, the multi-layer composite according to the invention or the ballistic product according to the invention can be used as cladding for potentially explosive areas, such as ammunition or tank farms, and as inner cladding for shooting ranges. A structural design is preferred in which the product according to the invention cannot be recognized as a protective solution, or can only be recognized upon closer inspection. The ballistic product can also be used only as part for one of the aforementioned applications, such as. B. as part of a facade element for a building, a door, a gate or window frame for a building or a free-standing wall, barrier or a fence element.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen (Brief Description of Drawings)Brief Description of Drawings
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes ballistisches Produkt.The invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating an exemplary embodiment. The only drawing shows a schematic section through a ballistic product according to the invention.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention)Description of the preferred embodiments (Best Mode for Carrying out the Invention)
In der einzigen Figur ist eine schematische Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes ballistisches Produkt (
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angeführt und erläutert. Zunächst wird eine ballistische Lage (
Eine ballistische Erprobung erfolgte durch mehrfachen Beschuss nach Prüfstufe
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass diese Delamination die ballistische Performance am ballistischen Produkt (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3937087A1 (en) | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Clouth Gummiwerke Ag | Armoured plated component for shot and explosion protection - comprises layer of ceramic with glass reinforced plastic carrier, supporting lightweight element on rear face and cover layer on front |
| WO2018210574A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Three-layer high-strength steel or ballistic steel, method for producing a component, and use thereof |
| WO2018210575A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Safety steel or wear-resistant steel, and use |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3962976A (en) * | 1971-08-16 | 1976-06-15 | Aluminum Company Of America | Composite armor structure |
| US4567100A (en) * | 1983-08-22 | 1986-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Forced entry and ballistic resistant laminar structure |
| FR2558249A1 (en) * | 1984-01-12 | 1985-07-19 | Fonderie Alcoa Mg Sa | SHIELDING ELEMENTS, AND FLEXIBLE SHIELDS CONSISTING OF SUCH ELEMENTS, IN PARTICULAR VEST GLOVES BAGGINS |
| GB2244237A (en) * | 1990-02-23 | 1991-11-27 | Hunter Douglas Ind Bv | Bullet-proof wall panel |
| GB2408016A (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-18 | Intelligent Engineering | Structural sandwich member |
| US7987762B2 (en) * | 2009-04-22 | 2011-08-02 | Force Protection Technologies, Inc. | Apparatus for defeating high energy projectiles |
| EP2538167A1 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-26 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Blast and fragment resistant wall sections used inside structures like ships |
| KR101738823B1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-05-22 | 조성열 | Explosion proof panel comprising foamed aluminum plate |
-
2018
- 2018-11-23 DE DE102018220116.1A patent/DE102018220116A1/en active Pending
-
2019
- 2019-11-19 WO PCT/EP2019/081791 patent/WO2020104452A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3937087A1 (en) | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Clouth Gummiwerke Ag | Armoured plated component for shot and explosion protection - comprises layer of ceramic with glass reinforced plastic carrier, supporting lightweight element on rear face and cover layer on front |
| WO2018210574A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Three-layer high-strength steel or ballistic steel, method for producing a component, and use thereof |
| WO2018210575A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Safety steel or wear-resistant steel, and use |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
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