Effect of Q-P process parameters on the microstructure and mechanical properties of SECURE 400 steel

Abstract

SECURE 400 steel is used for basic ballistic protection of armoured vehicle chassis against the pressure energy of exploding mines, IEDs and grenades. It is a low-alloy high- strength steel with a manufacturer's declared hardness of 380 to 430 HB, which is characterized by a good combination of high strength and toughness. As standard, this steel is processed by quenching followed by tempering, but new possibilities for improving its mechanical properties are constantly being sought. A modern heat treatment process, the so-called Q-P process, leads to the formation of a multiphase structure, which positively influences the mechanical properties. Therefore, this paper focuses on describing the influence of Q-P process parameters on the development of the microstructure and mechanical properties. During the experimental program, it was found that the Q-P process increased the ultimate tensile strength by up to 300 MPa and increased the hardness by up to 68 HV10 compared to the post-delivery condition where tensile strength and hardness values of 1354 MPa and 438 HV10, corresponding to 414 HB, were measured. Redistribution of the carbon from the supersaturated martensite stabilised the austenite and a finer grained microstructure was achieved.

Ocel SECURE 400 se používá pro základní balistickou ochranu podvozků obrněných vozidel proti tlakové energii vybuchujících min, IED a granátů. Jedná se o nízkolegovanou vysokopevnostní ocel s výrobcem deklarovanou tvrdostí 380 až 430 HB, která se vyznačuje dobrou kombinací vysoké pevnosti a houževnatosti. Standardně je tato ocel zpracovávána kalením s následným popouštěním, stále se však hledají nové možnosti zlepšení jejích mechanických vlastností. Moderní proces tepelného zpracování, tzv. Q-P proces, vede k vytvoření vícefázové struktury, která pozitivně ovlivňuje mechanické vlastnosti. Tento článek se proto zaměřuje na popis vlivu parametrů procesu Q-P na vývoj mikrostruktury a mechanických vlastností. Během experimentálního programu bylo zjištěno, že proces Q-P zvýšil konečnou pevnost v tahu až o 300 MPa a zvýšil tvrdost až o 68 HV10 oproti stavu po dodání, kdy hodnoty pevnosti v tahu a tvrdosti 1354 MPa a 438 HV10 , odpovídající 414 HB. Redistribuce uhlíku z přesyceného martenzitu stabilizovala austenit a bylo dosaženo jemnější zrnité mikrostruktury.