Kun kyse on tykistöstä, ihmisten ensimmäiset ajatukset kääntyvät yleensä kantomatkaan ja tuhovoimaan. Silti harva pysähtyy pohtimaan: kuinka tuo hoikka piippu kestää tuhansien asteiden lämpötiloja ja satojen megapascalien paineita ampuessaan kierroksen toisensa jälkeen?
Vastaus löytyy yhdestä konseptista: aseen piipun materiaalista.
PLA:n uusi tykistö suorittaa äärimmäisiä-etäisyysiskuharjoituksia tasangolla 4 400 metrin korkeudessa (kuva)|China_Sina Military_Sina.com
Tykistön tulinopeus, kantama ja pitkäikäisyys riippuvat suurelta osin sen piipussa käytetystä terästyypistä.
I. Puusta aseteräkseen: piipun kehitys
Tykistöä on ollut olemassa Ming-dynastian ajasta lähtien, mutta varhaisimmat tynnyrit tehtiin puusta, ei teräksestä.
Luit, että oikeat{0}}varhaiset tynnyrit olivat puisia. Tietenkin tuon aikakauden ruudista puuttui räjähdysvoima, joten puu tuskin kesti. Kun ruuti tehostui, puu osoittautui riittämättömäksi, mikä johti vaihtamiseen valuraudaan. Valurauta oli halpaa, mutta hauras, mikä teki tynnyrin halkeamisesta yleisen riskin. Myöhemmin pronssia käytettiin; vaikka se tarjosi hyvän sitkeyden, se oli liian pehmeä, mikä tarkoittaa, että tynnyrit kuluivat vain muutaman laukauksen jälkeen.
[Kuva]
Vasta nykyaikana, teräksenvalmistustekniikan kypsymisen myötä, erikoistunut aseteräs tuli vihdoin käyttöön.
Siirtyminen puusta aseteräkseen edustaa vuosisatojen yritystä ja erehdystä. Nykypäivän aseteräs on erikoisseos, joka on suunniteltu erityisesti tykistöä varten.
II. Mitä tynnyrin sisällä tapahtuu?
Ymmärtääksemme, mikä tekee aseteräksestä niin erikoisen, meidän on ensin tarkasteltava piipun sisällä olevia olosuhteita.
Sillä hetkellä, kun ammus ammutaan, palava ruuti tuottaa yli 3000 asteen lämpötiloja ja yli 300 megapascalin (MPa) paineita. Mitä se käytännössä tarkoittaa? 300 MPa vastaa 3 tonnin painoa neliösenttimetriä kohti.
Vielä pelottavampaa on se, että kaikki tämä tapahtuu muutaman sekunnin tuhannesosan sisällä.
Tavallinen teräs sulaisi, muotoutuisi tai hajoaisi suoraan sellaisissa olosuhteissa. Aseteräksen on kuitenkin säilytettävä riittävä lujuus sekä ympäristön että korkeissa lämpötiloissa (300-450 astetta) ilman pysyvää muodonmuutosta. III. Kuusi keskeistä mittaria aseteräkselle
Mitä erityisvaatimuksia aseteräksen on täytettävä? Ne voidaan tiivistää kuuteen kohtaan:
Ensinnäkin riittävä voima. Sen tulee pysyä vahvana paitsi huoneenlämmössä myös välilämpötiloissa 300 - 450 astetta . Ponnekaasut voivat lämmittää aseen piipun välittömästi satoihin tai jopa yli tuhannen celsiusasteeseen; riittämätön voima johtaisi välittömään epäonnistumiseen.
Toiseksi hyvä sitkeys. Sitkyyden tulee täyttää standardit paitsi huoneenlämmössä myös matalissa lämpötiloissa jopa -40 astetta. Muuten aseen ampuminen talvella saattaa aiheuttaa piipun napsahtamisen suhteellisen alhaisessa jännityksessä.
Kolmanneksi kulumis- ja ablaatiokestävyys. Ponnekaasut ovat kemiallisesti erittäin syövyttäviä, ja suuri-nopea kitka ammuksen ja porauksen seinämän välillä tarkoittaa, että piipun sisäosa "raavitaan ja palaa jatkuvasti".
Neljänneksi korkea karkaisulämpötila. Aseteräksen karkaisulämpötilan on oltava yli 500 astetta, jotta piipun sisäiset jännitykset voidaan täysin lieventää ja estää viivästynyt vika.
Viidenneksi, hyvä valmistettavuus. Aseteräksen tuotanto ei ole vain yhden kappaleen luomista laboratoriossa; se vaatii vakaata, laajamittaista-tuotantokapasiteettia.
Kuudenneksi riippumaton massatuotanto. Tämä on sanomattakin selvää-kriittisinä hetkinä et voi luottaa muiden tarjontaan.
Ensimmäiset neljä pistettä edustavat suorituskyvyn lähtökohtaa, viides on taloudellista näkökohtaa ja kuudes on turvallisuuden lähtökohta.
IV. Mitä "ainesosia" menee Gun Steeliin?
Nykyaikainen aseteräs perustuu pääasiassa nikkeli-kromi-molybdeeni-vanadiini (Ni-Cr-Mo-V) -seosjärjestelmään. Yksinkertaisesti sanottuna teräkseen lisätään seosaineita, kuten nikkeliä, kromia, molybdeeniä ja vanadiinia, jolloin tavallinen teräs muuttuu erinomaiseksi materiaaliksi.
Hiili: Pitoisuudellaan 0,25–0,60 % se kuuluu keski-hiiliteräksen luokkaan. Korkeampi hiilipitoisuus tekee teräksestä helpommin kovettumisen karkaisun kautta, mikä parantaa lujuutta ja kulutuskestävyyttä.
Nikkeli: Strateginen materiaali, jota on maassani suhteellisen vähän. Nikkeli parantaa merkittävästi aseteräksen iskunkestävyyttä ja karkaisua; yleensä korkeampi nikkelipitoisuus tuottaa paremman suorituskyvyn. Näin ollen nikkelipitoisuus on selvästi korostettu aseteräslaatumerkinnöissä-, esimerkiksi PCrNi1MoV ja PCrNi3MoV.
Kromi: Parantaa kovettuvuutta ja lujuutta samalla kun se tarjoaa jonkin verran ablaatiovastusta. Tavallisella 40Cr seosteräksellä on jo erinomaiset ominaisuudet, ja kromilla on keskeinen rooli myös aseteräksessä. Molybdeeni: Tarkoittaa erityisesti luonnehaurautta. Riittävä molybdeenipitoisuus on välttämätön aseteräksessä.
Vanadiini: Muokkausaine, joka parantaa lujuutta ja vakautta ja jalostaa raekokoa. Type 57 -lentokoneen valmistuksen aikana kiinalaiset insinöörit käyttivät luovasti vanadiinia nikkelin kulutuksen vähentämiseen ja kehittivät PCrNi1MoV-lejeeringin-, mikä tuotti vaatimustenmukaista aseterästä ja käytti vähemmän strategisia materiaaleja.
V. Kolme "tappajaa" teräksen sisällä piilossa
Aseteräksen viholliset eivät ole olemassa vain ulkoisesti-korkean-lämpötilojen, korkeapaineisten-ponnekaasujen-muodossa, vaan myös sisäisesti. Kolme haitallista elementtiä piilee teräksen sisällä; Pieninkin huolimattomuus voi tehdä aseen piipusta hyödyttömän.
Vety: ykkös{0}}tappaja. Vety muodostaa kiinteän interstitiaalisen liuoksen teräksen sisällä; kun sen pitoisuus ylittää liukoisuusrajan, se diffundoituu mikroskooppisiin onteloihin metallirakenteessa. Stressin alaisena tämä johtaa transgranulaariseen hauraaseen murtumaan-, joka tunnetaan nimellä "vetyhaurastuminen".
Kuinka tuhoisaa vetyhaurastuminen on? Teräksen pitkittäispoikkileikkaukseen ilmestyy elliptisiä, hopeanhohtoisia-harmaita "valkoisia täpliä"-, kun taas poikittaiseen poikkileikkaukseen muodostuu hienoja halkeamia, jotka tuhoavat tehokkaasti teräksen matriisin. Plastisuusmittarit romahtavat, ja vaikeissa tapauksissa pinta-alan pieneneminen lähestyy nollaa. Tässä tilassa oleva aseen piippu saattaa räjähtää ammuttaessa.
Hyvä uutinen on, että vedyn liukoisuus teräkseen laskee lämpötilan laskiessa; hallittu hidas jäähdytys voi poistaa tehokkaasti vetyä.
Fosfori: Aiheuttaa kylmää haurautta. Kun sula teräs jähmettyy, fosfori liukenee vain -Fe-faasissa; kun lämpötila laskee, ylimääräinen fosfori saostuu Fe3P:nä, mikä vähentää merkittävästi plastisuutta ja sitkeyttä.
Rikki: Aiheuttaa kuumahaurautta. Rikki esiintyy teräksessä FeS:nä tai MnS:nä; kun takeet kuumennetaan 1150-1250 asteeseen, FeS raerajoilla sulaa, jolloin metalli halkeilee välittömästi.
VI. Gun Steelillä on "henkilökortti"
maassani on selkeät standardit aseteräkselle. Vanhempi standardi on YB475-93 (Metallurgian teollisuusministeriön standardi), joka luokittelee teräksen kymmeneen laatuun kemiallisen koostumuksen perusteella. Nykyinen standardi on GJB 1220A-2008 (kansallinen sotilasstandardi).
Jokaisen aseen piipun tietty teräslaatu, kemiallinen koostumus ja suorituskykyominaisuudet on täysin dokumentoitu ja jäljitettävissä. Tätä ei voida saavuttaa käyttämällä mitä tahansa korkealaatuista-terästä.
VII. Aseen piipun synty on paljon monimutkaisempi kuin voisi kuvitella.
Aseteräksen muuttaminen raakamalmista valmiiksi tuotteeksi sisältää useita prosesseja, mukaan lukien sulatus, taonta, lämpökäsittely ja koneistus. Pieni virhe missä tahansa vaiheessa voi tehdä koko piipun hyödyttömäksi.
Hyväksytyn aseen piipun on kestettävä satoja tai jopa tuhansia toistuvia iskuja äärimmäisissä olosuhteissa,{0}}joille ovat ominaisia korkeat lämpötilat, valtavat paineet, suuret nopeudet ja nopeat laukaisujaksot.
Tavalliset mekaaniset laitteet eivät koskaan kohtaa tällaisia käyttöolosuhteita koko käyttöikänsä aikana.
Joten kun seuraavan kerran näet kuvamateriaalia tykistön ampumisesta, pohdi hetki: tuon näennäisen tavallisen teräsputken takana piilee materiaalitieteen, metallurgian ja valmistustekniikan edistysaskelten huipentuma. Se ei kestä vain yksittäinen kuori, vaan vuosisatoja{1}}pitkä ihmisen pyrkimys ylittää aineellisten kykyjen rajoja.
