SE530848C2 - Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armor - Google Patents
Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armorInfo
- Publication number
- SE530848C2 SE530848C2 SE0700142A SE0700142A SE530848C2 SE 530848 C2 SE530848 C2 SE 530848C2 SE 0700142 A SE0700142 A SE 0700142A SE 0700142 A SE0700142 A SE 0700142A SE 530848 C2 SE530848 C2 SE 530848C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- armor
- stainless steel
- duplex stainless
- steel alloy
- weight
- Prior art date
Links
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims description 41
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 44
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 9
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- 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
- F41H5/00—Armour; Armour plates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Description
'25 30 530 843 Sådana moderna skottsäkra västar är gjorda av ett lågviktsmate- rial, mestadels Kevlar® och Dyneema®, eftersom de måste tillåta bäraren, som kan bära annan tung utrustning, att röra sig snabbt och exakt, eftersom sådana västar normalt bärs av soldater, poli- ser, livvakter och dylikt. Som en konsekvens av detta krav för möjliggörande av god rörlighet hos bäraren av västen kan den inte konstrueras med förmåga att stoppa en kula mot att tränga igenom västen över hela västen. Detta är orsaken till varför ovannämnda pansar i form av plattartade paneler förs in i fickor som täcker livsviktiga kroppsorgan, såsom hjärtat, hos bäraren, eftersom en kula där måste stoppas även om den har en träffvin- kel som är den meist ogynnsamma ur nämnda bärares synvinkel. '25 30 530 843 Such modern bulletproof vests are made of a lightweight material, mostly Kevlar® and Dyneema®, as they must allow the wearer, who can carry other heavy equipment, to move quickly and accurately, as such vests are normally worn by soldiers, police, bodyguards and the like. As a consequence of this requirement for enabling good mobility of the wearer of the vest, it cannot be constructed with the ability to stop a bullet from penetrating the vest over the entire vest. This is the reason why the above-mentioned armor in the form of flat panels is inserted into pockets covering vital body organs, such as the heart, of the wearer, since a bullet there must be stopped even if it has an angle of incidence which is the most unfavorable from said wearer's point of view. .
Sådana pansar klassificeras då med avseende på vilken typ av ammunition de har förmåga att stoppa, såsom Ballistisk Standard hos Svenska Polisen, vilken kräver för nivå 3-skydd att pansaret skall stoppa en skottsalva av Para 9,0, FMJ-ammunition av typen Vanas m/39B med 420 m/s, således en helmantlad kula.Such armor is then classified with regard to the type of ammunition they are able to stop, such as Ballistic Standard at the Swedish Police, which requires for level 3 protection that the armor must stop a volley of Para 9.0, FMJ ammunition of the type Vanas m / 39B with 420 m / s, thus a fully jacketed bullet.
Det är känt att använda sådana plattartade paneler gjorda av polyetylen, men sådana paneler måste vara tjocka för att uppfylla kraven enligt en del klassifikationer, vilket negativt påverkar sättet att röra sig och bete sig hos dess bärare, och i fallet av . exempelvis anordnande i bilar eller flygplan negativt påverkar ut- seendet hos delar av dessa fordon.It is known to use such flat panels made of polyethylene, but such panels must be thick to meet the requirements of some classifications, which adversely affects the way of moving and behaving of its wearer, and in the case of. for example, arranging in cars or aircraft adversely affects the appearance of parts of these vehicles.
Det är även känt att använda keramiska (aluminiumoxid) plattar- tade paneler, men de har visat sig ha en tendens att pulveriseras när de träffats flera gånger.It is also known to use ceramic (alumina) tiled panels, but they have been shown to have a tendency to pulverize when hit several times.
Plattartade paneler av kolstål har även använts och visat sig fun- gera bra, men vikten av dessa kan i vissa applikationer upplevas vara ett problem. 10 15 20 25 30 35 530 848 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett pan- sar för ballistiskt skydd av människokroppen, vilket är förbättrat med avseende på redan tidigare kända sådana pansar.Carbon steel flat panels have also been used and proven to work well, but the importance of these can be perceived as a problem in some applications. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an armor for ballistic protection of the human body, which is improved with respect to already known such armor.
Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom tillhandahållande av ett sådant pansar för ballistiskt skydd av människokroppen, vilket innefattar en duplex rostfri stållegering som innehåller i vikt-%: C max 0,2%, Si 0,05-2.0°A>, Mn 0,1-10%, Cr 20-35%, Ni 0,1-12%, Mo O-6,0%, W 0-6%, Cu 0-3%, Co 0-5°/», N 0,05-0,65%, varvid resten är Fe och normalt uppträdande föroreningar, varvid ferrithalten är 25-75 volym-%, och nämnda duplexa rostfria stàlle- gering har en sträckgräns som överskrider 1400 MPa.This object is achieved according to the invention by providing such an armor for ballistic protection of the human body, which comprises a duplex stainless steel alloy containing in% by weight: C max 0.2%, Si 0.05-2.0 ° A>, Mn 0, 1-10%, Cr 20-35%, Ni 0.1-12%, Mo O-6.0%, W 0-6%, Cu 0-3%, Co 0-5 ° / », N 0, 05-0.65%, the remainder being Fe and normally occurring impurities, the ferrite content being 25-75% by volume, and said duplex stainless steel alloy having a yield strength exceeding 1400 MPa.
Föreliggande uppfinnare har insett att duplexa rostfria stålleger- ingar med denna sammansättning har de fysiska egenskaperna som tillàter dem att utformas för att vara mycket väl lämpade för de krav som ställs pà ett pansar för ballistiskt skydd av människo- kroppen. En plattartad panel av en sådan duplex rostfri stålleger- ing med en sträckgräns som överskrider 1400 MPa kan ges en avsevärt reducerad tjocklek med avseende pà kända ballistiska plattartade paneler av kolstàl, så att en motsvarande viktreduktlon hos en sådan panel är möjlig utan att för den skull äventyra dess goda funktion. Det är naturligtvis även möjligt att göra panelen av nämnda duplexa rostfria stållegering lika tjock och tung som en tidigare kolstàlpanel under uppnàende av en bättre förmåga att stoppa kulor istället. En hög sträckgräns resulterar även i en hög energiabsorberingskapacitet som motstår deformation hos pansa- ret, såsom en platta, bättre än ett motsvarande pansar med en lägre sträckgräns. Detta innebär att kulan deformeras initiellt ef- fektivare, vilket resulterar i en större area som kan absorbera energi. En sträckgräns som överskrider 1400 MPa för en sådan duplex rostfri stållegering kan uppnås genom konventionell kall- bearbetning möjligtvis följd av åldring därav. 10 15 20 '25 30 35 ESBÜ 848 Den rostfria egenskapen är även en klar fördel med avseende på exempelvis nämnda kolstål. Duplexa rostfria stållegeringar som kan framställas för denna speciella applikation som pansar för ballistiskt skydd av människokroppen är exempelvis de beskrivna i EP 220 141, EP 708 845, EP 1 259 656 och WO2006/049572.The present inventors have realized that duplex stainless steel alloys with this composition have the physical properties that allow them to be designed to be very well suited to the requirements of an armor for ballistic protection of the human body. A plate-shaped panel of such a duplex stainless steel alloy having a yield strength exceeding 1400 MPa can be given a considerably reduced thickness with respect to known ballistic plate-like panels of carbon steel, so that a corresponding weight reduction of such a panel is possible without jeopardize its good function. Of course, it is also possible to make the panel of said duplex stainless steel alloy as thick and heavy as a previous carbon steel panel while achieving a better ability to stop balls instead. A high yield strength also results in a high energy absorption capacity that resists deformation of the armor, such as a plate, better than a corresponding armor with a lower yield strength. This means that the ball is initially deformed more efficiently, which results in a larger area that can absorb energy. A yield strength exceeding 1400 MPa for such a duplex stainless steel alloy can be achieved by conventional cold working, possibly due to aging thereof. The stainless steel property is also a clear advantage with respect to, for example, said carbon steel. Duplex stainless steel alloys that can be made for this particular application that armor for ballistic protection of the human body are, for example, those described in EP 220 141, EP 708 845, EP 1 259 656 and WO2006 / 049572.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har nämnda duplexa rost- fria stàllegering en kontraktion vid dragprov motsvarande en area- kontraktion som överskrider 20%, företrädesvis överskrider 30%.According to an embodiment of the invention, said duplex stainless steel alloy has a contraction in tensile tests corresponding to an area contraction exceeding 20%, preferably exceeding 30%.
Detta särdrag hos en nämnd duplex rostfri stàllegering är gynn- samt för förmågan att stoppa en kula under hållande av den krävda tjocklekenfhos pansaret pà en låg nivå. Areakontraktionen definieras som (ursprungsarea - area vid brott)/ursprungsarea.This feature of a said duplex stainless steel alloy is favorable to the ability to stop a ball while maintaining the required thickness of the armor at a low level. The area contraction is defined as (area of origin - area at break) / area of origin.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har nämnda dup- lexa rostfria stàllegering en brottförlängning som överskrider 5%, företrädesvis överskrider 6%. Duktlliteten hos en nämnd duplex rostfri stàllegering gör den lämpad för användning i ett pansar för ballistiskt skydd av människokroppen, eftersom det innebär att materialet kan förlängas lämpligt före brott därav, så att en kula kan stoppas utan att förorsaka alltför mycket trauma eller chock för en person som bär en ballistisk plattartad panel av detta mate- rial nära kroppen. Ett högt brottförlängningsvärde resulterar i en hög energiabsorberingskapacitet hos materialet.According to another embodiment of the invention, said duplex stainless steel alloy has an elongation at break which exceeds 5%, preferably exceeds 6%. The ductility of a said duplex stainless steel alloy makes it suitable for use in an armor for ballistic protection of the human body, since it means that the material can be extended appropriately before breaking it, so that a bullet can be stopped without causing too much trauma or shock to a person. carrying a ballistic flat panel of this material near the body. A high elongation at break result in a high energy absorption capacity of the material.
Det påpekas att det kan finnas en ringa anisotropi hos den dup- lexa rostfria stállegeringen i pansaret enligt föreliggande uppfin- ning och att nämnda gränser för sträckgräns, areakontraktion och brottförlängning i denna avhandling är gränser som gäller för ap- plikation av en last pà detta i alla riktningar, så att de måste överskridas i alla riktningar.It is pointed out that there may be a slight anisotropy of the duplex stainless steel alloy in the armor according to the present invention and that the said limits for yield strength, area contraction and elongation at break in this dissertation are limits applicable to the application of a load thereon in all directions, so that they must be exceeded in all directions.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda duplexa rostfria stàllegering ett av UNS S32750, UNS S32205, UNS 832906, UNS S32101 och S3207, varvid den senare är en le- gering i vilken C är max 0,05%, Si max 2,0%, Mn max 3,0%, Cr 29-35%, Ni 4,0-10%, Mo 3,0-5,0% och N 0,45-0,55%, varvid 10 15 20 '25 30 35 536 848 resten är Fe, allt uttryckt i vlkt-%. Det har visat sig att alla dessa duplexa rostfria stållegeringar är efter lämplig bearbetning mycket väl lämpade som pansar för ballistiskt skydd av männi- skokroppen.According to another embodiment of the invention, said duplex stainless steel alloy is one of UNS S32750, UNS S32205, UNS 832906, UNS S32101 and S3207, the latter being an alloy in which C is max 0.05%, Si max 2.0 %, Mn max 3.0%, Cr 29-35%, Ni 4.0-10%, Mo 3.0-5.0% and N 0.45-0.55%, whereby 10 15 20 '25 30 536 848 the remainder is Fe, all expressed in% by weight. It has been found that all these duplex stainless steel alloys, after proper processing, are very well suited as armor for ballistic protection of the human body.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är halten av Ni i 'nämnda duplexa rostfria stållegering 3-7 vikt-%, företrädesvis 4-7 vikt-%. Det har visat sig att en sådan halt av Ni är gynnsam för uppnàende av en hög sträckgräns, vilket förbättrar förmågan att stoppa en kula hos ett sådant pansar.According to another embodiment of the invention, the content of Ni in said duplex stainless steel alloy is 3-7% by weight, preferably 4-7% by weight. It has been found that such a content of Ni is favorable for achieving a high yield strength, which improves the ability to stop a bullet in such an armor.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är halten av Cu i nämnda duplexa rostfria stållegering over 0,2 vikt-%. Även en sådan halt av Cu har visat sig ha en positiv inverkan på nämnda sträckgräns.According to another embodiment of the invention, the content of Cu in said duplex stainless steel alloy is above 0.2% by weight. Such a content of Cu has also been shown to have a positive effect on said yield strength.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är halten av N i nämnda duplexa rostfria stållegering över 0,3 vikt-%. Denna halt av N förbättrar de fysiska egenskaperna hos den duplexa rostfria stållegeringen. i Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är halten av Mn i nämnda duplexa rostfria stållegering max 4 vikt-°/°.According to another embodiment of the invention, the content of N in said duplex stainless steel alloy is above 0.3% by weight. This content of N improves the physical properties of the duplex stainless steel alloy. According to another embodiment of the invention, the content of Mn in said duplex stainless steel alloy is max. 4% by weight / °.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda pansar utformat som en ballistisk plattartad panel, vilket är en fördelak- tig utformning av ett sådant pansar. Det påpekas att denna panel normalt är platt, men den kan ha varje form som är lämpad för exempelvis formen hos ett fordon eller kroppen hos en person.According to another embodiment of the invention, said armor is designed as a ballistic plate-like panel, which is an advantageous design of such an armor. It is pointed out that this panel is normally flat, but it can have any shape that is suitable for, for example, the shape of a vehicle or the body of a person.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda pansar en platta utformad att föras in i fickor i skottsäker klädsel. Detta är en lämplig utformning av ett sådant pansar, eftersom det kan ges en låg vikt med avseende på energiabsorberingsförmågan och därigenom den ballistiska skyddsförmågan hos detta. Det påpekas att ”klädsel” skall tolkas brett »och kan även vara klädsel 10 15 20 *25 30 35 5311) 848 som täcker andra delar av en kropp än bröstet, såsom ben och huvudet Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är pansaret en nämnd platta utformad att införas i en skottsäker väst för täck- ande av livsviktiga kroppsorgan, vilket är en föredragen använd- ning av ett sådant pansar tack vare dess fysiska egenskaper.According to another embodiment of the invention, said armor is a plate designed to be inserted into pockets in bulletproof clothing. This is a suitable design of such an armor, as it can be given a low weight with respect to the energy absorbing ability and thereby the ballistic protective ability thereof. It is pointed out that "clothing" is to be interpreted broadly and may also be clothing covering parts of a body other than the chest, such as the legs and the head. According to another embodiment of the invention, the armor is a said plate. designed to be inserted into a bulletproof vest to cover vital body organs, which is a preferred use of such an armor due to its physical properties.
Nämnda platta måste tillsammans med västmaterialet ha förmåga att stoppa en kula och inte resultera i oacceptabelt trauma, det vill säga skada på därunder belägna kroppsvävnader. Detta kan uppnås genom stoppande av kulan av plattan utan att tränga igenom den eller/genom att förorsaka en sådan deformation av kulan när den passerar genom plattan att kulan kommer att stanna inom västen.Said plate, together with the vest material, must be able to stop a bullet and not result in unacceptable trauma, ie damage to underlying body tissues. This can be achieved by stopping the ball of the plate without penetrating it or / by causing such a deformation of the ball as it passes through the plate that the ball will stay within the vest.
Uppfinningen avser även en användning av en duplex rostfri stållegering såsom definierad ovan som ett pansar för ballistiskt skydd av människokroppen. Fördelarna med en sådan använd- ning av en sådan duplex rostfri stållegering tack vare dess bete- ende när den träffas av en kula samt hos utformningarna därav definierade i de beroende användningskraven framträder klart av diskussionen ovan av pansaret enligt föreliggande uppfinning.The invention also relates to a use of a duplex stainless steel alloy as defined above as an armor for ballistic protection of the human body. The advantages of such a use of such a duplex stainless steel alloy due to its behavior when struck by a bullet and to the designs thereof defined in the dependent use requirements are clear from the above discussion of the armor of the present invention.
Uppfinningen avser även en skottsäker väst med en eller flera fickor och en eller flera ballistiska plattartade paneler lnförbara i och/eller mottagna av dessa fickor för täckande av livsviktiga kroppsorgan hos en bärare av västen, varvid åtminstone en bal- listisk plattartad panel är gjord av en duplex rostfri stållegering såsom definierad ovan. En sådan skottsäker väst av ett visst material, såsom Kevlar® och Dyneema®, som uppvisar utmärkta ballistiska skyddsegenskaper under erbjudande av en hög grad av bekvämlighet för personen som bär västen tillhandahålls på detta sätt.The invention also relates to a bulletproof vest with one or more pockets and one or more ballistic plate-like panels insertable into and / or received by these pockets for covering vital body organs of a wearer of the vest, wherein at least one ballistic plate-like panel is made of a duplex stainless steel alloy as defined above. Such a bulletproof vest of a certain material, such as Kevlar® and Dyneema®, which exhibit excellent ballistic protective properties while offering a high degree of comfort to the person wearing the vest is provided in this way.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är nämnda ballistiska plattartade panel utformad att uppfylla Ballistisk Standard hos Svenska Polisen, som kräver för nivå 3-skydd att pansaret skall 10 15 20 C25 30 35 53Ü B48 stoppa en skottsalva av Para 9,0, FMJ-ammunition av typen Va- nas m/39B med 420 m/s. Nämnda panel kan då ha en minimi- tjocklek av 1,0-1,5 mm, sà att vikten hos denna kan vara làg även om den täcker en avsevärd area.According to an embodiment of the invention, said ballistic plate-like panel is designed to comply with the Ballistic Standard of the Swedish Police, which requires for level 3 protection that the armor must stop a bullet of Para 9.0, FMJ ammunition of type Vanas m / 39B with 420 m / s. Said panel can then have a minimum thickness of 1.0-1.5 mm, so that the weight of this can be low even if it covers a considerable area.
KORT BESKRIVNING AV R|TNlNGEN Fig 1 är en förenklad vy illustrerande användningen av ett pansar för ballistiskt skydd av människokroppen enligt föreliggande upp- finning i form av en platta utformad att föras in i en ficka i en skottsäker väst för täckande av kroppsorgan (hjärtregionen) av vital betydelse. z/ DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN En hög energiabsorberingskapacitet med avseende på tjockleken hos ett organ i form av ett pansar för ballistiskt skydd av männi- skokroppen uppnàs genom användande av en duplex rostfri stàllegering enligt uppfinningen. Legerlngen enligt uppfinningen innehåller (i vikt-%): C max 0,2% Si 0,05-2,0% Mn 0,1-10% Cr ,20-35% Ni 0,1-12% Mo O-6,0% W 0-6% Cu 0-3% Co 0-5% N 0,05-0,65% varvid resten är Fe och normalt uppträdande föroreningar, varvid ferrithalten är 25-75 volym-%, och nämnda duplexa rostfria stàllegering har en sträckgräns som överskrider 1400 MPa.BRIEF DESCRIPTION OF THE RANGE Fig. 1 is a simplified view illustrating the use of an armor for ballistic protection of the human body according to the present invention in the form of a plate designed to be inserted into a pocket in a bulletproof vest for covering body organs (heart region). of vital importance. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A high energy absorption capacity with respect to the thickness of a member in the form of an armor for ballistic protection of the human body is achieved by using a duplex stainless steel alloy according to the invention. The alloy according to the invention contains (in% by weight): C max 0.2% Si 0.05-2.0% Mn 0.1-10% Cr, 20-35% Ni 0.1-12% Mo O-6 .0% W 0-6% Cu 0-3% Co 0-5% N 0.05-0.65% with the remainder being Fe and normally occurring impurities, the ferrite content being 25-75% by volume, and said duplex stainless steel steel alloy has a yield strength exceeding 1400 MPa.
Kol (C) har begränsad löslighet i både ferrit och austenlt. Den begränsade lösligheten medför en risk för utfällningar av krom- karbider och halten bör därför inte överskrida 0,2 vikt-%. 10 15 20 '25 30 35 5313 3-18 Kisel (Si) används som desoxideringsmedel under stålproduktio- nen och det ökar flytbarheten under produktion och svetsning.Carbon (C) has limited solubility in both ferrite and austenyl. The limited solubility entails a risk of precipitation of chromium carbides and the content should therefore not exceed 0.2% by weight. 10 15 20 '25 30 35 5313 3-18 Silicon (Si) is used as a deoxidizing agent during steel production and it increases the flowability during production and welding.
För höga halter av Si leder emellertid till utfällning av oönskad intermetallisk fas, och halten begränsas därför till 2,0 vikt-%.However, too high levels of Si lead to precipitation of undesired intermetallic phase, and the content is therefore limited to 2.0% by weight.
Mangan (Mn) tillsätts för att öka N-lösligheten i materialet. Det har emellertid visat sig att Mn endast har en begränsad påverkan på N-lösligheten i legeringstypen ifråga. Istället har det påträffats andra element med större påverkan på lösligheten. Halten av Mn begränsas till 0,1-10 vikt-%.Manganese (Mn) is added to increase the N solubility of the material. However, it has been found that Mn has only a limited effect on the N solubility of the alloy type in question. Instead, other elements have been found with a greater impact on solubility. The content of Mn is limited to 0.1-10% by weight.
Krom (Cr) bör ha en hög halt för att få en mycket god N-löslighet i materialet. Halten bör därför vara åtminstone 20 vikt-%. Emel- lertid ökar höga halter av Cr risken för intermetalliska utfällningar och bildandet av CrN, av vilken orsak halten av krom inte bör överskrida 35 vikt-%.Chromium (Cr) should have a high content to get a very good N-solubility in the material. The content should therefore be at least 20% by weight. However, high levels of Cr increase the risk of intermetallic precipitation and the formation of CrN, for which reason the content of chromium should not exceed 35% by weight.
Nickel (Ni) används som austenitstabiliseringselement och till- sätts i lämpliga halter för att uppnå den önskade halten av ferrit.Nickel (Ni) is used as an austenite stabilizing element and is added at appropriate levels to achieve the desired level of ferrite.
För att uppnå det önskade förhållandet mellan austenit- och fer- ritfasen med mellan 25-75 volym-%, företrädesvis 40-60 volym- %, ferrit, är en tillsats av 0,1-12 vikt-%, företrädesvis 3-7 vikt-% och mest föredraget 4 vikt-% nickel lämplig.In order to achieve the desired ratio between the austenite and ferrite phase with between 25-75% by volume, preferably 40-60% by volume, ferrite, an addition of 0.1-12% by weight, preferably 3-7% by weight % and most preferably 4% by weight of nickel suitable.
Molybden (Mo) är ett aktivt element som förbättrar korrosions- beständigheten l kloridmiljöer. Mo-halten bör här ligga inom om- râdet av O-6,0 vikt-%.Molybdenum (Mo) is an active element that improves corrosion resistance in chloride environments. The Mo content here should be in the range of O-6.0% by weight.
Volfram (W) ökar resistensen mot punkt- och spaltkorrosion. Men tillsatsen av alltför höga halter av volfram i kombination med att Cr-halterna samt Mo-halterna är höga innebär att risken för in- termetalliska utfällningar ökar. W-halten bör i föreliggande upp- finning ligga inom området av 0-6,0 vikt-%.Tungsten (W) increases resistance to spot and crevice corrosion. But the addition of too high levels of tungsten in combination with the Cr levels and Mo levels is high means that the risk of intermetallic precipitation increases. The W content in the present invention should be in the range of 0-6.0% by weight.
Koppar (Cu) kan tillsättas för att förbättra den allmänna korro- sionsbeständigheten samt den strukturella stabiliteten och möj- 10 15 20 '25 30 35 530' B48 ligheten att uppnå en hög sträckgräns. Cu-halten bör vara max 3,0 vikt-%.Copper (Cu) can be added to improve the overall corrosion resistance as well as the structural stability and the ability to achieve a high yield strength. The Cu content should be a maximum of 3.0% by weight.
Kobolt (Co) har egenskaper som ligger mellan dem hos järn och nickel. Ett mindre ersättande av dessa element med Co eller an- vändning av Co-innehàllande råmaterial (Ni-metallskrot inner- håller vanligtvis något Co, i en del fall i kvantiteter högre än 10%) kommer inte att resultera i någon avgörande förändring i egenskaperna. Tillsatsen av Co bör begränsas till 5,0 vikt-%.Cobalt (Co) has properties that lie between those of iron and nickel. A minor replacement of these elements with Co or the use of Co-containing raw materials (Ni scrap metal usually contains some Co, in some cases in quantities higher than 10%) will not result in any decisive change in the properties. The addition of Co should be limited to 5.0% by weight.
Kväve (N) är ett mycket aktivt element som ökar korrosions- beständigheten, den strukturella stabiliteten samt hållfastheten hos materialet. Vid höga halter av N ökar risken för utfällning av kromnitrider, speciellt när samtidigt kromhalten är hög. N-halten bör därför begränsas till max 0,65 vikt-% och är företrädesvis över 0,3 vikt-%.Nitrogen (N) is a very active element that increases the corrosion resistance, the structural stability and the strength of the material. At high levels of N, the risk of precipitation of chromium nitrides increases, especially when the chromium content is high at the same time. The N content should therefore be limited to a maximum of 0.65% by weight and is preferably above 0.3% by weight.
Halten av ferrit är viktig för att uppnå goda mekaniska egenska- per och korrosionsegenskaper. Ur synpunkten av mekaniska egenskaper är en halt av ferrit mellan 25-75 volym-% önskvärd för att uppnå goda sådana egenskaper. Dessutom medför höga halter av ferrit att slagsegheten vid låga temperaturer samt be- ständigheten mot väteinducerad sprödhet riskerar att försämras.The content of ferrite is important to achieve good mechanical properties and corrosion properties. From the point of view of mechanical properties, a content of ferrite between 25-75% by volume is desirable to achieve good such properties. In addition, high levels of ferrite mean that the impact resistance at low temperatures and the resistance to hydrogen-induced brittleness risk deteriorating.
Halten av ferrit är således 25-75 volym-%, företrädesvis 40-60 volym-%.The content of ferrite is thus 25-75% by volume, preferably 40-60% by volume.
BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER En experimentell duplex rostfri ståilegering enligt standarden UNS 832750, vilket innebär en halt i vikt-% av C max 0,03, Si max 0,8, Mn max 1,2, Cr 24-26, Ni 6-8, Mo 3-5, N 0,24-0,32 och Cu max 0,5, varvid resten är Fe, framställdes och utsattes för kallbearbetning och åldring för uppnående av en sträckgräns av 1455 MPa i kallvalsningsriktningen och 1482 MPa i riktningen tvärs denna. 10 15 20 25 30 53C! 848 10 En platta med en tjocklek av 1,3 mm uppnàddes således och för- des in i en skottsäker väst och tre skott avfyrades av en 9 mm Lugar på ett avstånd av 5 meter. Resultaten av proven framställs i Tabell 1.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS An experimental duplex stainless steel alloy according to the standard UNS 832750, which means a content in weight% of C max 0.03, Si max 0.8, Mn max 1.2, Cr 24-26, Ni 6-8 , Mo 3-5, N 0.24-0.32 and Cu max 0.5, the remainder being Fe, were prepared and subjected to cold working and aging to achieve a yield strength of 1455 MPa in the cold rolling direction and 1482 MPa in the direction transverse thereto. . 10 15 20 25 30 53C! 848 10 A plate with a thickness of 1.3 mm was thus obtained and inserted into a bulletproof vest and three shots were fired by a 9 mm Lugar at a distance of 5 meters. The results of the tests are presented in Table 1.
Tabell 1 Skott Kulkaliber Kulhas- Träffvinkel Djup hos Resultat Nr 9mmx19 9x19/39B /6.8g iWeste tighet [°] trauma im/s (mm) I Weste 429.00 90° 33 s 2: iWeste 426.00 so° 32,8 s 3: I Weste 422.00 90” 28,5 s s = kula stoppad Följaktligen skulle en tunn platta vara tillräcklig för att tillsam- mans med västen effektivt stoppa en av ett skjutvapen av denna typ på kort avstånd avfyrad kula. Detta är beroende av den höga sträckgränsen (sträckgräns) i kombination med areakontraktionen och duktiliteten hos den duplexa rostfria stållegeringen som an- vänds för pansaret.Table 1 Shot Bullet caliber Kulhas- Hit angle Depth at Result No. 9mmx19 9x19 / 39B / 6.8g iWestness [°] trauma im / s (mm) In West 429.00 90 ° 33 s 2: iWest 426.00 so ° 32.8 s 3: I Weste 422.00 90 ”28.5 ss = bullet stopped Consequently, a thin plate would be sufficient to together with the vest effectively stop a bullet fired by a firearm of this type at a short distance. This depends on the high yield strength (yield strength) in combination with the area contraction and ductility of the duplex stainless steel alloy used for the armor.
En möjlig applikation av ett pansar för ballistiskt skydd av männi- skokroppen enligt föreliggande uppfinning är schematiskt illustre- rad i fig 1, hos vilken en ballistisk plattartad panel i form av en platta 1, såsom den som testats ovan, införs i en ficka 2 hos en skottsäker väst 3 för täckande av livsviktiga kroppsorgan, här hjärtreglonen. En sådan väst kan naturligtvis ha ett flertal sådana fickor, och plattor 1 kan föras in i vissa av dessa före uppfyllande av speciellt riskfulla uppgifter, eller de kan alltid vara där.A possible application of an armor for ballistic protection of the human body according to the present invention is schematically illustrated in Fig. 1, in which a ballistic plate-like panel in the form of a plate 1, such as the one tested above, is inserted into a pocket 2 of a bulletproof vest 3 for covering vital body organs, here the heart regulator. Such a vest can, of course, have a plurality of such pockets, and plates 1 can be inserted into some of these before fulfilling particularly risky tasks, or they can always be there.
Andra duplexa rostfria stållegeringar enligt uppfinningen för en sådan användning är följande: UNS S32205: (i vikt-%) C max 0,03, Si max 1,0, Mn max 2,0, Cr 22-23, Ni 4,5-6,5, Mo 3,0-3,5 och N 0,14-0,20. 10 15 530 848 11 UNS S32906: (i vikt-%) C max 0,03, Si max 0,8, Mn 0,8-1,5, Cr 28-30, Ni 5,8-7,5, Mo 1,5-2,6, N 0,3-0,4 och Cu 0,8.Other duplex stainless steel alloys according to the invention for such use are as follows: UNS S32205: (in% by weight) C max 0.03, Si max 1.0, Mn max 2.0, Cr 22-23, Ni 4.5- 6.5, Mo 3.0-3.5 and N 0.14-0.20. 530 848 11 UNS S32906: (in% by weight) C max 0.03, Si max 0.8, Mn 0.8-1.5, Cr 28-30, Ni 5.8-7.5, Mo 1.5-2.6, N 0.3-0.4 and Cu 0.8.
UNS 3321012 (i vikt-%) C max 0,04, Mn 4-6, Si maX 1, Ni 1,35- 1,70, Cr 21-22, M0 0,1-0,8, N 0,20-0,25 OCh Cu 0,1-0,8.UNS 3321012 (in% by weight) C max 0.04, Mn 4-6, Si maX 1, Ni 1.35- 1.70, Cr 21-22, M0 0.1-0.8, N 0.20 -0.25 OCh Cu 0.1-0.8.
S 3207: (i vikt-%) C max 0,05, Si max 2,0, Mn max 3,0, Cr 29-35, Ni 4,040, Mo 3,0-5,0 och N 0,45-0,55.S 3207: (in% by weight) C max 0.05, Si max 2.0, Mn max 3.0, Cr 29-35, Ni 4.040, Mo 3.0-5.0 and N 0.45-0 , 55.
Alla dessa iegeringar innehåller resten Fe och normalt uppträ- dande föroreningar, varvid ferrithalten är 25-75 volym-%, och de har bearbetats tili en sträckgräns som överskrider 1400 MPa i alla riktningar.All these alloys contain the residue Fe and normally occurring impurities, the ferrite content being 25-75% by volume, and they have been processed to a yield strength exceeding 1400 MPa in all directions.
Claims (20)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0700142A SE530848C2 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armor |
| PCT/SE2008/050041 WO2008088282A1 (en) | 2007-01-19 | 2008-01-15 | Armour for human body ballistic protection, said armour comprising a duplex stainless steel alloy, and bullet proof vest comprising this armour |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0700142A SE530848C2 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0700142L SE0700142L (en) | 2008-07-20 |
| SE530848C2 true SE530848C2 (en) | 2008-09-30 |
Family
ID=39636205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0700142A SE530848C2 (en) | 2007-01-19 | 2007-01-19 | Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE530848C2 (en) |
| WO (1) | WO2008088282A1 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012004464A1 (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl | Austenitic-ferritic stainless steel having improved machinability |
| WO2013035588A1 (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 新日鐵住金株式会社 | Two-phase stainless steel |
| FI126574B (en) * | 2011-09-07 | 2017-02-28 | Outokumpu Oy | Duplex stainless steel |
| JP6115935B2 (en) * | 2013-01-25 | 2017-04-19 | セイコーインスツル株式会社 | Aging heat treated material made of duplex stainless steel, diaphragm, pressure sensor, diaphragm valve using the same, and method for producing duplex stainless steel |
| JP6693561B2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-05-13 | 日本製鉄株式会社 | Duplex stainless steel and method for producing duplex stainless steel |
| CN107604244A (en) * | 2017-08-23 | 2018-01-19 | 宁波市鄞州亚大汽车管件有限公司 | Through type muffler |
| CN107904522A (en) * | 2017-10-18 | 2018-04-13 | 江苏理工学院 | A kind of double phase stainless steel alloy of high intensity and preparation method thereof |
| CN107904520A (en) * | 2017-10-18 | 2018-04-13 | 江苏理工学院 | A kind of diphase stainless steel alloy material and its manufacture method |
| CN113621897A (en) * | 2020-05-08 | 2021-11-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | Rare earth-containing heat-resistant alloy steel and slab continuous casting process thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT336659B (en) * | 1973-11-22 | 1977-05-25 | Ver Edelstahlwerke Ag | STEEL ALLOY FOR SHELL-PROOF OBJECTS |
| US5187023A (en) * | 1990-11-19 | 1993-02-16 | Allied-Signal Inc. | Ballistic resistant fabric articles |
| FR2673394A1 (en) * | 1991-03-01 | 1992-09-04 | Creusot Loire | PROCESS FOR PRODUCING A FLAT COMPOSITE PRODUCT, STAINLESS SHIELDING AND ARMORED TANK OBTAINED BY THIS PROCESS. |
| WO2005045351A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Rufus Paul Roodt | Ballistic shield |
-
2007
- 2007-01-19 SE SE0700142A patent/SE530848C2/en unknown
-
2008
- 2008-01-15 WO PCT/SE2008/050041 patent/WO2008088282A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008088282A1 (en) | 2008-07-24 |
| SE0700142L (en) | 2008-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE530848C2 (en) | Ballistic protection armor which includes duplex stainless steel and bulletproof vest including this armor | |
| Jena et al. | Effect of heat treatment on mechanical and ballistic properties of a high strength armour steel | |
| RU2461638C2 (en) | ARTICLE FROM Al-Mg ALLOY FOR USE AS ARMOUR PLATE | |
| HUE028888T2 (en) | Dual hardness steel article and method of making | |
| US10882277B2 (en) | Protective composite steel plate and method for manufacturing same | |
| EP2465954A1 (en) | Blast resistant, non-magnetic stainless steel armor | |
| Jamil et al. | Mechanical properties and microstructures of steel panels for laminated composites in armoured vehicles | |
| WO2007115617A1 (en) | Al-mg alloy product suitable for armour plate applications | |
| US8899094B1 (en) | Evaluation of ballistic resistance of steel in terms of ballistically induced plasticity | |
| CN108441768A (en) | A kind of high-strength penertration resistance steel of protective door and its heat treatment method | |
| ES2639840T3 (en) | Shock-resistant steel alloys suitable for air hardening, alloy manufacturing methods and articles that include alloys | |
| US9499890B1 (en) | High-strength, high-toughness steel articles for ballistic and cryogenic applications, and method of making thereof | |
| US20170299344A1 (en) | Armoring part for a vehicle | |
| ES2238556T3 (en) | MATERIAL WITH HIGH PROTECTION ANTI-BALES. | |
| RU2353697C1 (en) | Armoured steel and steel armoured detail | |
| WO2005045351A1 (en) | Ballistic shield | |
| CN105886954A (en) | Alloy for fan blade of aircraft engine | |
| Gooch et al. | Development and ballistic testing of a new class of auto-tempered high hard steels under military specification MIL-DTL-46100E | |
| JP3886881B2 (en) | High Mn austenitic steel sheet with excellent anti-elasticity | |
| Kaiser et al. | Ballistic testing of Thyssenkrupp Steel Europe armor steel in accordance with US military armor specifications | |
| Purwanto et al. | Ballistic Resistance Plates: Review of the Metallurgical Science and Al-Kahf 95-97 | |
| Kecskes et al. | Evaluation of a Belt-Cast Austenitic Steel Alloy from Salzgitter Mannesmann Forschung: Effect of Hardness on the Ballistic Resistance against Two 0.30-cal. Projectile Types | |
| Sanusi et al. | Mechanical and Ballistic Characterization of Armour Steel Plate against 0.30-Calibre APM2 Armour Piercing Projectile | |
| AT411267B (en) | Iron alloy containing carbon, silicon, manganese, chromium and nickel is used as a material for products having a high ballistic protective action | |
| Atapek et al. | Ballistic impact performance of boron added armor steels |