Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
.~~ 2027185
La présente invention concerne un acier de
haute dureté pour blindage, surblindage et volet de
surprotettion, utilisable sous forme d~ tôle et/ou
de pièces et présentant des performances balistiques
élevées.
La présente invention a également pour objet
un procédé d'élaboration d'un tel acier.
On tonnait des aciers pour blindage comme
par exemple l'acier 2B NCD6 dont la composition
pondérale est .
Carbone . 0,28
Nickel . 1,6
Chrome . 1,6
Molybdène: 0,3
,5 ou encore l'acier 50 CDV5 dont la Composition
pondérale est .
Carbone . 0,5 '1.
Chrome . 5
Molybdène: 1,3
Vanadium: 0,45
Le but de l'invention est d'améliorer les
qualités de résistance balistique des blindages
monoblocs.
En effet, l'augmentation de la dureté permet
aux aciers de mieux résister à l'impact d'un projec
tile, l'a~~ier devant étre apte à fracasser le
projectile. Cependant l'augmentation de la dureté
peut entraîner une diminution de la résilience,
c'est à dire une augmentation de la fragilité.
L'invention a pour objet un acier conciliant
une dureté comparable et même supérieure aux aciers
actuellement connus et une résilience restant
néanmoins élevée.
L'acier, selon la présente invention, est
,~...
2027 ~8~
2
caractérisé en ce que sa composition pondérale est
la suivante .
- 0,4 à 0,~% de Carbone
- 0,3 à 1,5% de Manganèse
- 0,1 à 2 % de Chrome
- 0,5 à 1,5% de Silicium
- 1 à 5 % de Nickel
- 0,2 à 1 % de Molybdène
- moins de 0,015% de phosphore
- moins de 0,005% de soufre
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles
résultant de la fusion des matières nécessaires à
l'élaboration.
La présence dans la composition des éléments
carburigènes tels que Carbone, Chrome, Manganèse et
Molybdène permet d'assurer de hauts niveaux de
dureté.
La teneur en Nickel est déterminée de façon
à assurer une bonne trempabilité et à permettre
l'obtention d'un acier de résilience élevée.
La teneur en soufre est de préférence
inférieure à 0,002% pour améliorer la résilience.
La présente invention a également pour objet
un procédé d'élaboration d'un acier de haute dureté
caractérisé en ce que l'acier est soumis .
- à un laminage à chaud de mise en forme à
une température comprise entre 1000 et 1300~C,
- à une trempe sous presse,
- et à un revenu effectué à une température
comprise entre 150 et 250~C.
De préférence le laminage à chaud est
effectué à une température comprise entre 1150 et
1250~C avec un taux de corroyage supérieur à 2. La
trempe sous presse qui évite une déformation impor-
~~f
2027185
3
tante de la tôle s'effectue de préférence après chauffage à
une température comprise entre 800 et 960°C.
L'invention a encore pour objet un blindage obtenu
selon ce procédé.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention le
blindage peut être constitué d'une tôle d'acier de haute
dureté percée d'orifices rêgulièrement répartis et présentant
30 à 60~ de vide par rapport au volume total, ou il peut être
constitué d'une tôle d'acier de haute dureté recouverte d'un
l0 élastomere.
L'élastomère peut être mélangé à de la fibre
synthétique.
L'invention concerne aussi un volet de surprotection
balistique pour vitrage de fenêtres ou de pare-brise de
véhicules blindés réalisé avec un blindage en acier selon
l'invention.
Le volet de surprotection permet une visibilité
acceptable et assure une protection balistique efficace.
L'invention concerne également un acier pour la
20 fabrication par laminage et traitement thermique de tôles
et/ou de pièces de blindage présentant des performances
balistiques élevées, caractérisé en ce que sa composition
chimique pondérale est la suivante
0,4$ à 0,7~ de carbone
0,3~ à 1,5~ de manganèse
0,1 à 2~ de chrome
0,5 à 1,5~ de silicium
1 à 5~ de nickel
0,2 à 1~ de molybdène
30 moins de 0,015 de phosphore
moins de 0,005 de soufre
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles résultant
de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration à
l'exception du domaine de composition définie par les
fourchettes suivantes:
0,45 à 0,6~ de carbone
B
X2027 X85
3a
0,45 à 0,55 de manganèse
0,85 à 1,15 de chrome
0,55 à 1~ de silicium
1 à 1,75 de nickel
0,90 à 1$ de molybdène,
prises en combinaison.
Selon la présente invention, il est également prévu
un procédé de fabrication d'un blindage en acier, caractérisé
en ce que l'on fabrique une tôle par laminage à chaud à une
température comprise entre 1000° et 1300°C d'un acier dont la
composition pondérale est la suivante:
0,4 à 0,7~ de carbone
0,3 à 1,5~ de manganèse
0,1 à 2~ de chrome
0,5 â 1,5~ de silicium
1 à 5~ de nickel
0,2 à 1~ de molybdène
moins de 0,015 de phosphore
moins de o,005~ de soufre,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, puis on
trempe sous presse la tôle et on lui fait subir un revenu
entre 150° et 250°C.
L'invention sera mieux comprises à l'aide de la
description qui va suivre, donnée uniquement â titre d'exemple
et faite en se référant aux dessings annexés sur lesquels:
- la Fig. 1 est une vue en coupe d'une tôle d'acier
pour blindage selon l'invention;
- la Fig. 2 est une vue partielle en perspective
d'un véhicule blindé muni d'un volet de surprotection selon
l'invention.
L'acier de haute dureté selon l'invention pour
blindage est utilisable de préférence, sous forme de tôle pour
la protection balistique. La tôle d'acier laminée et traitëe
présente des performances
2027185
4
balistiques élevées.
Un exemple de composition de l'acier selon
l'invention est donné en proportion pondérale dans
le tableau I.
Elments C Si Mn Ni Cr Mo S P
Proportion 0,5 O,B 0,5 1,9 0,2 0,4 0,0007 0,004
%
TABLEAU I
La teneur en carbone ~ae 0,5% permet d'obte-
nir aprés la trempe un très haut niveau de dureté.
Cependant, pour une bonne résistance au choc la
teneur en soufre doit Ntre la plus faible possible.
Afin d'obtenir les propriétés de blindage,
l'acier élaboré est soumis à un laminage à chaud. La
température de chauffage avant laminage est comprise
entre 1000 et 1300~C et de préférence comprise entre
1150 et 1250'C, le taux de corroyage étant supérieur
à 2.
Après élaboration d'une tôle, de 7 mm
d'épaisseur par exemple, ladite tôle est soumise à
un traitement thermique de trempe à huile. Elle est
maintenue sous presse pendant l'opération de trempe
afin d'obtenir une planéité d'environ de 3mm/m, la
température d'austénisation étant de 850'C. La
trempe est suivie d'un revenu à une température
comprise entre 150 et 250~C et de préférence égale à
220~C.
g
2027185
....,.
Les propriétés mécaniques de la tôle
élaborée et traitée comme décrit ci-dessus sont
comparées aux aciers 28 NCD6 et 50 CDVS et
regroupées dans le tableau II ci-dessous .
5
Traction Rsilience
J/cm2
Acier Duret
HB Rm Re A% + 20~C - 40~C
(MPa),(MPa) (5d)
02%
28NCD6 500 1750 1350 13 45 40
50CDV5 620 2200 1700 5 4 4
Acier
selon
l'in- 625 2270 1710 4,5 15 12
vention
TABLEAU II
Les propriétés mécaniques mesurées des tôles
sont, la dureté Brinell HB, les propriétés en traction
de l'acier, limite élastique Re, résistance à la
rupture Rm et l'allongement à la rupture A ainsi que
ses propriétés aux chocs à deux températures
déterminées (+ 20~C et -40~C).
r.
2027185
6
En comparant les valeurs données dans le
tableau II, on constate que l'acier selon l'invention a
une meilleure résilience que l'acier 50 CDV 5 avec une
dureté comparable.
L'acier selon l'invention a de meilleurs
propriétés en élasticité et en dureté que l'acier 2A
NCD6 avec une résistance au choc comparable.
De plus, l'acier selon l'invention peut âtre
découpé par procédé plasma, oxycoupage ou par laser,
moyennant des précautions adaptées aux différentes
épaisseurs de tôles.
Afin d'optimiser les performances balistiques
de la tôle soumise aux impacts de projectiles,
celle-ci, après laminage, est percée d'orifices. Les
trous ont par exemple un diamètre compris entre 3 et 15
mm. La tôle percée d'orifices est ensuite trempée, puis
soumise à un revenu dans les conditions décrites
précédemment.
Dans une utilisation de surbl.indage, la tôle
perforée et trai-tée a pour but de fracasser ou de faire
éclater le noyau du projectile sans détérioration
immédiate dudit surblindage.
La masse surfacique de la tôle perforée est
réduite dans le rapport de la surface globale des
orifices sur la surface totale de la tôle avant
perçage, la tôle pouvant présenter de 30 à 60% de
réduction en poids, pour une même efficacité de
protection balistique. Les orifices améliorent la
résistance à la fissuration lors d'impacts.
Afin d'améliorer d'une autre façon la
résistance balistique, le blindage est formé d'une tôle
massive 1 IFig. 1) selon l'invention, recouverte sur
l'une des ses faces ou sur ses deux faces d'une matière
synthétique 2 comme par exemple un élastomère pouvant
.,...
2027185
étre renforcé, en le mélangeant à une fibre
synthétique.
Le blindage selon L'invention présente des
performances balistiques élevëes notamment contre les
projectiles perforants des armes de calibre 5,56mm,
7,62 mm et 12,~ mm.
Dans le cas d'une utilisation comme tôle de
surbl.indage, l'acier selon l'invention peut résister
notamment aux projectiles perforants d'armes de calibre
12,7 mm, 14,5 mm, et 20mm.
Sa tenacité, c'est à dire sa résistance à
plusieurs impacts successifs, est améliorée par le
perçage d'orifices et/ou par un revétement d'une
matière synthétique.
L'invention trouve son application dans notam-
ment des surblindages, placés en avant de blindages de
structure déjà existante, surblindages qui permettent
de fracasser le projectile et donc de réduire son
pouvoir perforant.
L'invention trouve également son application
dans un volet de surprotection balistique pour fenétres
ou pare-brise de véhicules blindés légers.
Sur la Fig. 2, on a représenté schématiquement
la partie avant d'un véhicule blindé léger constitué
par une carapace 10.
La carapace 10 comporte des ouvertures et
notamment à l'avant une ouverture 20 munie d'un vitrage
légèrement blindé et permettant au conducteur
d'avoir une bonne visibilité et de pouvoir ainsi
30 piloter le véhicule.
Pour augmenter la protection balistique de
chaque fenétre et notamment du vitrage de pare-brise
30, le véhicule est équipé de volets rabattables 40
formés par un blindage 50 en acier de très haute dureté
-- 2027185
8
selon l'invention.
Le blindage 50 est percé d'une multitude de
petits orifices 60 régulièrement répartis et repré
sentant 30 à 60% de vide par rapport à la surface de
ladite plaque.
Les orifices 60 ont un diamètre inférieur au
plus petit calibre que ne protège pas à lui seul le
pare-brise et le volet 40 ménage avec le vitrage 30 un
espace vide. Cette disposition permet d'obtenir une
surprotection des fenêtres ou pare-brise du véhicule,
tout en assurant une visibilité grâce au grand nombre
de petits orifices 60.
De plus, le volet 40 fracasse ou freine les
projectiles notamment perforants, ce qui permet
d'arrêter avec le pare-brise blindé les projectiles
ralentis ou la gerbe d'éclats traversant le volet.
B
