EP0180805A1 - Stahlhelm oder dgl. - Google Patents

Stahlhelm oder dgl. Download PDF

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EP0180805A1
EP0180805A1 EP85112844A EP85112844A EP0180805A1 EP 0180805 A1 EP0180805 A1 EP 0180805A1 EP 85112844 A EP85112844 A EP 85112844A EP 85112844 A EP85112844 A EP 85112844A EP 0180805 A1 EP0180805 A1 EP 0180805A1
Authority
EP
European Patent Office
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steel
helmet
hardening temperature
seconds
steel helmet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85112844A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Dieter Grotenshohn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vereinigte Deutsche Nickel-Werke Aktien-Gesellschaft
Original Assignee
Vereinigte Deutsche Nickel-Werke Aktien-Gesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Vereinigte Deutsche Nickel-Werke Aktien-Gesellschaft filed Critical Vereinigte Deutsche Nickel-Werke Aktien-Gesellschaft
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H1/00—Personal protection gear
    • F41H1/04—Protection helmets
    • F41H1/06—Protection helmets of steel; Steel head-shields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60

Definitions

  • Body protection means in particular helmets, have the task of protecting the body or parts thereof from harmful effects, in particular from the penetration of projectiles or splinters of expolis bodies into the human body.
  • this object is achieved in that a steel of high hardness is used as the material for the body protection agent, while at the same time there is great ductility.
  • the high hardness is required to deform the projectile tip and thus spread the impact of the projectile or splinter over a larger area.
  • the energy inherent in the impacting part is consumed by the deformation of the body protection agent after the impact. Hard, but brittle materials are therefore not suitable for body protection.
  • Martensitic steels are already used for the production of body protection agents, which have relatively good values for the bullet resistance, but are very high in price. Besides, it is imperative it is necessary to 'allow' these martensitic steels to achieve high shear strength in one complex operation.
  • the invention has for its object to provide a steel helmet which, with economical manufacturability, has maximum bullet resistance in such a way that great ductility is achieved with high hardness.
  • This steel helmet is manufactured according to the invention without the need for tempering in that after cutting a round blank and deep drawing, the steel is first tempered by annealing and hardening it. After cooling, the borle-coated steel processed into a steel helmet is then sandblasted.
  • this steel is particularly suitable for use as a material for a steel helmet, although such boron steel has previously been used for cutter bars of lawnmowers, spades and shovels, chain links for caterpillar vehicles and tongues for seat belts.
  • this low-alloy boron steel is particularly well-suited for the production of steel helmets came from the surprising finding that this steel has a very high level of resistance to bombardment without the otherwise necessary "tempering."
  • this low-alloy boron steel has a high hardness In order to deform the projectile when it hits it, however, it also has a high elongation, which allows the high impact energy to be consumed.
  • Such a material property has hitherto only had a very expensive, highly-alloyed heat-treated steel manufacturing technology is much more complex.
  • the tempering is advantageously carried out in a cycle time of 25 seconds.
  • the helmet caps to the required hardening temperature are preferably carried out in ten steps, ie the helmet caps pass through a specific heating curve up to the hardening temperature in order to avoid unnecessary decarburization of the steel.
  • the helmet caps brought to this hardness temperature are then individually quenched by hand in cold water.
  • the cooling rate must be less than 10 seconds. As has already been stated, starting does not take place.
  • a round blank is also first cut, after which it is pulled forward in a first and then in a second pull. After the subsequent annealing, the pulling is then carried out in a third and fourth pull and again a subsequent annealing, after which the drawing is finished. After the subsequent annealing and hardening, the very complex "tempering" then takes place, after which it is finally pickled, bondered and then finished.
  • the manganese hard steel used has the following composition:
  • the steel helmet is produced from a low-alloy boron steel of the following composition:
  • This steel helmet shows a higher bullet resistance and is bulletproof against 9 mm x 19 DM11 infantry ammunition up to a speed of V3 350 m / s.
  • Normal infantry ammunition means: brass-clad steel jacket with lead core.
  • the tempering takes place in a rotary hearth furnace with a cycle time of 25 seconds.
  • the helmet caps are heated to the required hardening temperature in ten steps, ie the helmet caps pass through a specific heating curve up to the hardening temperature in order to avoid unnecessary decarburization of the steel.
  • the home calottes brought to this hardness temperature are individually quenched by hand in cold water.
  • the cooling rate must be less than 10 seconds. There is no starting.
  • the only drawing shows the perspective view of a steel helmet according to the invention.

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Abstract

57 Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlhelm aus niedriglegiertem Borstahl der folgenden Zusammensetzung:
Figure imga0001
wobei der Stahlhelm nach dem Vergüten sandgestrahlt wird.

Description

  • Körperschutzmittel, insbesondere Helme, haben die Aufgabe, den körper oder Teile desselben vor schädlichen Einwirkungen, insbesondere vor dem Eindringen von Projektilen oder Splittern von Expolisonskörpern, in den menschlichen Körper zu schützen. Im allgemeinen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, das man als Material für das Körperschutzmittel einen Stahl hoher Härte bei gleichzeitigem Vorliegen einer groBen Duktilität einsetzt. Die hohe Härte ist erforderlich, um die Projektilspitze zu deformieren und damit die Auftreffwucht des Projektils oder des Splitters auf eine größere Fläche zu verteilen. Die dem auftreffenden Teil innewohnende Energie wird durch die nach dem Auftreffen erfolgende Verformung des Körperschutzmittels verzehrt. Harte, aber spröde Materialien eignen sich daher nicht für Körperschutzmittel.
  • Es werden bereits martensitische Stähle zur Herstellung von Körperschutzmitteln verwendet, die relativ gute Werte für die Bechußfestickeit aufweisen, jedoch im Preis sehr hoch sind. Außerdem ist es unbedingt nötig, diese martensitischen Stähle zur Erzielung hoher BeschuBfestigkeiten mit einem aufwendigen Arbeitsgang .anzulassen'.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahlhelm zu schaffen, welcher bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit eine maximale Beschußfestigkeit dahingehend hat, daß bei hoher Härte eine große Duktilität gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein borlegierter Stahl für den Stahlhelm verwendet wird, der die im Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung hat.
  • Dieser Stahlhelm wird erfindungsgememas ohne das Erfordernis des Anlassens dadurch hergestellt, daß nach dem Schneiden einer Ronde und dem Tiefziehen zunächst das Vergüten des Stahls erfolgt, indem dieser geglüht und gehartet wird. Nach dem Abkühlen erfolgt dann ein Sandstrahlen des borlecierten, zum Stahlhelm verarbeiteten Stahls.
  • Uberraschenderweise hat sich herausgestellt, daß dieser Stahl sich auf besondere Weise für die Verwendung als Material für einen Stahlhelm eignet, obgleich derartiger Borstahl bisher bereits für Messerbalken von Rasenmähern, Spaten und Schaufeln, Kettenglieder für Gleiskettenfahrzeuce sowie Zungen für Sicherheitsgurte Verwendet worden ist. Dabei spielte die hohe Härte bei guter sänigkeit und guter Schweißbarkeit eine entscheidende Rolle.
  • Es war jedoch nicht vorhersehbar, dau dieser Stahl sich für die Herstellung von Stahlhelmen auf besondere Weise eignet, und zwar dahingehend, das auf das übliche Anlassen verzichtet werden kann. Die Feststellung, das sich dieser niedriglegierte Borstahl besonders gut für die Herstellung von Stahlhelmen eignet, entstand durch die überraschende Erkenntnis, daß dieser Stahl ohne das sonst erforderliche "Anlassen' eine sehr hohe BeschuBfestigkeit aufweist. Dieser niedriglegierte Borstahl weist als reines Martensitgefüge eine hohe Härte auf, um das Geschoß beim Auftreffen zu verformen, besitzt aber gleichzeitig eine hohe Dehnung, welche gestattet, die hohe Auftreffenergie zu verzehren. Eine derartige katerialeigenschaft hatte bisher nur ein sehr teurer hochlecierter Vergütungsstahl. Allerdings kommt hinzu, daE ein bochlecierter Vergütungsstahl bei öer Verarbeitung zu Stahlhelmen fertigungstechnisch wesentlich aufwendiger ist.
  • Eine weitere überraschende Erkenntnis bestanc darin, daB durch das Sandstrahlen eine weitere Verbesserung des BeschuBverhaltens um ca. 15% erzielt werden konnte. Bei den an sich für die Herstellung vcn Stahlhelmen bekannten Manganhartstahl bewirkt der Sandstrahlprozeß ein Absinken der BeschuBfestiakeit. Es wurde weiterhin festgestellt, daB durch die Sanäbestrahlung ein Abbauen von lokalen Spannungen erfolgte, was zu einem geringfügigen Absinken der Härte, jedoch zu einem starken Anstieg der Dehnung führte.
  • Vcrteilhafterweise erfolgt erfindungsgemäB das Vergüten in einer Taktzeit von 25 Sekunden. Das Erwärmen der Helmkalotten auf die erforderliche Härtetemperatur erfolgt vorzugweise in zehn Schritten, d.h. die Helmkalotten durchlaufen eine bestimmte Aufheizkurve bis zur Härtetemperatur, um eine unnötige Abkohlung des Stahles zu vermeiden. Die auf diese Härtetemperatur gebrachten Helmkalotten werden dann einzeln von Hand in kaltem Wasser abgeschreckt. Die Abkühlgeschwindigkeit muß dabei weniger als 10 Sekunden betragen. Ein Anlassen erfolgt, wie bereits ausgeführt wurde, nicht.
  • Durch den anschließenden Sandstrahlvorgang, welcher das sonst übliche Beizen und Bondern ersetzt, findet ein Abbau von Härtespitzen statt, der letztlich das gute Beschußverhalten bewirkt.
  • Es hat sich gezeigt, daß die vorgenannten Maßnahmen sich dann besonders günstig auswirken, wenn die Einsatzblechdicke des Stahlhelms 0,-7 bis 3 mm beträgt. Nachfolgend wird ein Beispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik erläutert.
  • Bisher ist es bekannt, Stahlhelme aus Mangan-Hartstahl oder HL-C1 Stahl herzustellen. Bei Verwendung von Mangan-Stahl wird dabei zunächst eine Ronde geschnitten, welche in einem ersten Zug vorgezogen wird. Nach dem anschließenden Glühen erfolgt dann das Fertigziehen und ein erneutes Glühen und anschließendes Abschrecken. Schließlich wird dann gebeizt, gebondert und dann die Endfertigung vorgenommen.
  • Bei Verwendung von HL-C1 Stahl wird ebenfalls zunächst eine Ronde geschnitten, wonach ein Vorziehen in einem ersten und dann in einem zweiten Zug erfolgt. Nach dem anschließenden Glühen erfolgt dann das Vorziehen in einem dritten und vierten Zug und wiederum ein anschließendes Glühen, wonach fertiggezogen wird. Nach dem anschließenden Glühen und Härten erfolgt dann das sehr aufwendige "Anlassen", wonach schließlich gebeizt, gebondert und dann die Endfertigung vorgenommen wird.
  • Der verwendete Mangan-Hartstahl hat dabei die folgende Zusammensetzung:
    Figure imgb0001
  • Die Nachteile des Mangan-Bartstahles sind:
    • a) Der Mangan-Bartstahl eignet sich nicht für den Beschuß mit einer Stahlmantelmunition. Dieser Stahl ist nur beschußsicher gegenüber einer speziellen Prüfmunition, welche aus Vollblei ohne Mantel besteht. Die maximale Geschwindigkeit eines solchen Geschosses, gegen das der Helm schützt, darf 221 m/s nicht übersteigen.
    • b) Der Mangan-Hartstahl ist, bedingt durch sein austenitisches Gefüge, spannungsrißanfällig.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung des Stahlhelms aus einem niedriglegierten Borstahl der folgenden Zusammensetzung:
    Figure imgb0002
  • Bei der Herstellung des Stahlhelms aus diesem Stahl wird wiederum zunächst eine Ronde geschnitten und dann ein Vorziehen in einem ersten Zug vollzogen. Danach erfolgt sofort das Fertigziehen und das Vergüten durch Glühen und Härten. Ein Anlassen kann völlig weggelassen werden. Es erfolgt aber vor der Endferti- gung ein Sandstrahlen der Oberfläche des vergüteten Stahehelmmaterials.
  • Dieser Stahlhelm zeigt eine höhere BeschuBfestigkeit und ist beschußsicher gegenüber Infanteriemunition 9 mm x 19 DM11 bis zu einer Geschwindigkeit von V3 350 m/s. Dabei bedeutet normale Infanteriemunition: messingplattierter Stahlmantel mit Bleikern.
  • Das Vergüten erfolgt in einem Drehherdofen mit einer Taktzeit von 25 Sekunden. Das Erwärmen der Helmkalotten auf die erforderliche Härtetemperatur erfolgt in zehn Schritten, d.h. die Helmkalotten durchlaufen eine bestimmte Aufheizkurve bis zur Härtetemperatur, um eine unnötige Abkohlung des Stahles zu vermeiden. Die auf diese Härtetemperatur gebrachten Heimkalotten werden einzeln von Hand in kaltem Wasser abgeschreckt. Die Abkühlgeschwindigkeit muß dabei weniger als 10 Sekunden betragen. Ein Anlassen findet nicht statt.
  • Das anschließende Sandstrahlen ersetzt das sonst übliche Beizen und Bondern. Durch das Sandstrahlen erfolgt ein Abbau von Härtespitzen, der letztlich das gute Beschußverhalten bewirkt.
  • Die einzige Zeichnung zeigt die perspektivische Darstellung eines Stahlhelmes gemäß der Erfindung.

Claims (9)

1. Stahlhelm oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daB der Stahl ein borlegierter Stahl mit folgender Zusammensetzung ist:
Figure imgb0003
2. Stahlhelm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des für die Stahlhelmherstellung verwendeten Bleches 0,7 bis 3,0 mm beträgt.
3. Verfahren zum Herstellen des Stahlhelms nach Anspruch 1, nach dem zunächst eine Ronde geschnitten, dann diese tiefgezogen, vorzugsweise vorgezogen und fertiggezogen, geglüht und abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das zum Stahlhelm tiefgezogene Bohrstahlmetall nach dem Abschrecken sandgestrahlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Vergüten in einer Taktzeit von 25 Sekunden erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen der Helmkalotten auf die erforderliche Härtetemperatur in einer Vielzahl von Schritten erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen der Helmkalotten auf die erforderliche Härtetemperatur in zehn Schritten erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Härtetemperatur gebrachten Helmkalotten einzeln von Hand in kaltem Wasser abgeschreckt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit weniger als 10 Sekunden beträgt.
EP85112844A 1984-10-12 1985-10-10 Stahlhelm oder dgl. Withdrawn EP0180805A1 (de)

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DE19843437516 DE3437516C1 (de) 1984-10-12 1984-10-12 Stahlhelm und Verfahren zu seiner Herstellung

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