常规武器用钢

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1、常规武器用钢　常规武器用钢(steelsforconventionalweapons)　　用于制造枪、炮、坦克和战术导弹等武器主要部件的合金结构钢的总称。现代化的常规武器都具有火力威力大和灵活机动性好的特点，对枪、炮钢的技术要求取决于它们的射击参量(如火炮的瞠压，炮弹的初速度，射击速度，射程等)和炮弹的炸裂参量(如炸片的有效数量，炸片速度等)，而坦克和战术导弹用钢则取决于武器的自重以及从一个地方运动到另一个地方所需要的时间。设计制造各类常规武器主要部件所选用的钢材，必须满足这些技术要求。　　分类常规武器用钢主要包括厚壁大口径火炮身管用钢、炮弹弹体

2、用钢、均质装甲钢和导弹发动机壳体用钢。　　厚壁大口径火炮身管用钢在射击到，火炮身管承受着很复杂的应力。由于要经受射击参量(如炮弹初速度可达500～3000m/s)，高温、高压、高速火药气体对管壁的作用和冲击，炮弹对管壁的挤压，形成了很高的切向应力；而且身管表面经受着交替地快速加热(以10℃/s的加热速率使温度升高到710℃以上)和快速冷却(10℃/s)，使钢的组织产生了奥氏体和马氏体的反复相变，形成了很大的组织应力和热梯度。苛刻的服役条件对火炮身管用钢提出了很高的要求，所以炮钢应具有如下性能：高横向比例极限σp或高屈服强度σ0.1，，在射击时不产

3、生永久变形；高横向室温和-40℃的低温韧性，在射击时不发生脆性断裂；低裂纹扩展速率，高的周期疲劳次数，从而具有很长的使用寿命。为使身管用钢在射击条件下不软化胀膛，还应具有高的高温强度。　　为保证大口径火炮身管用钢良好的综合性能，在合金设计上，世界各国普遍都采用镍铬钼钒系列(见表1)。为保证钢的淬透性和改善钢的低温韧性，都添加较高的镍，通常为3.O%～3.5%。但从  表1可看出，美国的155mm身管用钢与175mm身管用钢相比，在合金设计上是有差异的。155mm身管用钢的碳含量约降低了O.05%，这有利于韧性的提高；铬含量约降低了O.6%，有利于

4、细化晶粒提高韧性；钒含量约增加O.10%，对韧性是不利的。　　厚壁大口径火炮身管用钢具有高横向比例极限一。、或高屈服强度吼。和良好的低温韧性(见表2)。为保证这些性能，在热处理工艺中，美国175mm身管用钢和中国相应的身管用钢都采用高温正火加低温淬火加回火的热处理工艺，使钢的成分和组织均匀化，进一步细化晶粒，以获得良好的综合力学性能。表2大口径火炮身管用钢的力学性能。  炮弹弹体用钢为保证炮弹具有很大的杀伤威力，因此炮弹弹体用钢，通常都采用高强度、低韧性的钢。在合金设计中，通常都采用高碳、高锰、高硅和其他脆性元素，使钢中碳化物数量增加、回火脆性倾

5、向增大、奥氏体晶粒粗大化，以保证弹体钢具有很高的破片率，从而增大杀伤威力。弹体钢的化学成分示于表3，力学性能示于表4。　　  均质装甲钢在战争中装甲钢将受到不同距离、口径、速度的各种弹丸的冲击与爆炸物的轰击，瞬间承受巨大的动能、破片、冲击波和聚能效应，使装甲钢在高温、高压和高速作用下发生塑性变形、破裂、甚至部分熔化或气化。因此要求装甲钢具有良好的抗弹性能。装甲钢的抗弹性能主要是指其抗弹丸的侵彻能力、抗冲击能力和抗崩落能力。抗侵彻能力是指在一定装甲厚度和弹丸着角的条件下，装甲钢不被击穿的最大动能弹着速或能抵御某种标准破甲弹的能力。一般认为它随着装甲

6、材料的硬度和弹性模量的提高而提高。抗冲能力是指在  弹丸的高速冲击下，装甲不发生开裂和崩落等损伤的能力。它与材料的韧性和强度有关。所以要求装甲钢具有良好的抗侵彻、抗冲击和抗崩落等能力，即要求装甲钢应具有高强度和良好的韧性，以提高钢的抗弹性能。在制造装甲车辆的过程中，还要求装甲钢具有良好的冷热加工性能和焊接性能。典型的均质装甲钢的化学成分和力学性能列于表5和表6。　　  导弹发动机壳体用钢为减轻导弹弹体的重量，要求壳体用钢应具有高的比强度，以增大火箭的推力；为防止低应力破坏，要求壳体用钢应具有高的断裂韧性；为降低制造成本，要求壳体用钢应具有良好的加

7、工性能和焊接性能。　　导弹发动机壳体用钢的合金设计，通常都采用中碳的镍、铬、钼、钒系列(见表7)。碳可提高钢的强度，但对钢的塑性和韧性有害，在保证强度的前提下，其含量应尽量低，一般为O.3%～O.4%；为保证钢的淬透性，应加入适量的镍、铬和钼；由于铬在钢中能生成Cr7C3碳化物，降低了最大阻  力的温度(或二次硬化温度)，为防止软化的产生，钢中的铬含量应受到限制。力学性能示于表8。从表8可以看出，在热处理过程中，对硅、钼含量较高的钢种，可采用中温回火，对硅、钼含量较低的钢种，可采用低温回火。　　冶炼工艺制造现代化常规武器主要构件所选用的钢材，基本

8、上都是高强度钢或超高强度钢。这两类钢都易于出现低温(-40℃)脆化和缺口脆化。提高钢的纯净度，即降低钢中的硫、磷含量，减少钢中非金属夹杂