30Cr2MoV枪管钢碳化物溶解与析出规律

枪管钢重要发展方向是采用二次硬化效应确保高温强度,然而这类钢韧性普遍偏低。为改善韧性,研究了30Cr2MoV新型二次硬化枪管钢中碳化物溶解与析出规律及其对韧性的影响。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、碳复型和相分析技术对碳化物进行表征,结果表明:随着淬火温度(850~1050℃)升高,碳化物溶解越多,回火时二次硬化相析出动力越大;在950℃温度(略低于MC型碳化物全固溶温度)淬火时,奥氏体晶界处未溶MC型碳化物可有效抑制原奥氏体晶粒长大,冲击功保持较高水平(107 J);在950℃温度淬火后回火时,随着回火温度(600~700℃)升高,M_(3)C型碳化物不断溶解,M_(2)C型碳化物逐渐析出,M_(7)C_(3)型碳化物在略小于650℃时开始析出,MC型碳化物含量几乎不变,碳化物总量减少约14%;在600℃、625℃和650℃温度回火时冲击断口分别呈准解理、解理和韧性断裂;625℃温度时解理断裂原因可能是在625℃温度回火时M_(3)C型碳化物向M2C型碳化物转变过程中发生了晶内强化和晶界弱化、有害元素向晶界偏聚和碳化物粗化。

火炮身管失效机理与炮钢的发展

火炮身管材料不仅与武器寿命,也与精度、火力等战技指标密切相关。随着指标不断提升,身管服役工况愈加恶劣,而现用身管钢由于热强性低、抗烧蚀弱等问题,已难以满足火炮系统的要求。综述了项目团队在火炮失效机理突破、长寿命枪炮身管系列新材料与制备技术、实弹考核验证及应用等多方面的进展与成果,建立枪炮身管寿命关键参数(初速、精度与立靶密集度、横弹、弹带削光)与身管材料关键性能(室温低温高温强韧性、烧蚀性能、耐磨性能、疲劳性能)间的内在关系,以此为依据提出高热强性身管材料性能特征与提升思路,实现火炮身管新材料高温强度较现用材料均提高1.5~2倍以上,高温磨损率仅1/5~1/2,实弹寿命翻倍提升,且已在多个装备上应用,从材料方面为现用火炮及新一代高膛压、超远程火炮身管延寿和性能提升提供坚实技术支撑。

材料、工艺与枪炮身管寿命

本文从材料角度探讨研究影响枪炮身管射击寿命的因素。分析指出,改善身管用钢的韧性,能够提高身管的疲劳寿命;改善钢的热强性,能够提高中、小口径速射武器身管的烧蚀寿命。钢的强韧化研究成就,为改善身管用钢的这些力学性能提供了理论基础和简易途径。

炮钢的K_（IC）与炮管的安全性

测出了两类炮钢的断裂韧性Ｋ_（ＩＣ）及其随温度变化的系统数据，并由三维有限元、位移法分析求解作为研究对象的某火炮身管高膛压区内表面裂纹前沿的应力强度因子Ｋ_Ｉ数值，以Ｋ_Ｉ＝Ｋ（ＩＣ）作为临界状态的判据，判定了身管射击使用安全性。结果表明，炮管射击安全性随炮钢Ｋ_（ＩＣ）的降低和使用温度的降低而降低。故在炮管设计中，除强度外，应对炮钢常、低温韧性提出定量要求。

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是:一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明:弹头壳用钢在低硬度范围内(161～227HV0. 2),随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低(约11%),700℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢(223HV0. 2)中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700℃高温时摩擦系数可降低23%～34%,有效地减轻了Cr层磨损。

大口径火炮身管寿命提升技术探讨

介绍了关于身管寿命研究的国内外发展现状、趋势和差距,论述了身管寿命的定义与评定标准。基于一般身管寿命预测方法,从发射装药、身管材料、身管发射负载、身管内膛表面强化等方面,分析了身管寿命的影响因素,确定了热作用、化学作用、机械作用、膛压作用的影响因素,提出了包括身管内膛镀铬技术在内的身管寿命提升需要解决的问题和关键技术,以及初步技术措施,并详细论述了身管内膛镀铬技术方案与技术途径,提出了达到世界先进水平的身管寿命提升技术发展目标,指出了身管寿命提升技术的发展趋势等,为今后身管寿命提升技术研究提供技术参考。

大口径火炮身管损伤机理及寿命提升方法综述

概述了身管内壁损伤的“热–力–化学”影响及其耦合特性,提出了身管损伤的主要机制,介绍了损伤机制的国内外研究现状。基于这些损伤机制,进一步提出了提升身管寿命的3类技术措施,即抗燃气化学烧蚀、抗弹带摩擦磨损、既抗烧蚀又抗磨损,并分别对每一类措施中的典型方法进行了介绍。具体来说,包括高能低爆温发射药技术、缓蚀添加剂技术、高热强炮钢技术、弹炮匹配设计技术、身管内壁抗烧蚀涂层技术等。文中研究结果可为火炮身管寿命基础理论和寿命提升方法的研究提供参考。

退役火炮身管应用于接箍的再制造方法研究

军用钢材性能优良,若退役军用钢材直接报废将造成优质资源的浪费。油管接箍等石油装备服役工况恶劣,容易发生应力腐蚀失效。参考石油装备有关标准,通过试验对退役火炮身管材料的结构尺寸、化学成分、拉伸性能、抗冲击性能、硬度等参数进行对比分析,证明退役火炮身管能够较好地满足石油装备材料的使用性能要求,可作为生产接箍的高性能原材料。采用火炮身管制造油管接箍,既可以充分利用资源,又可以降低接箍成本,增加油田经济效益。

不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2Mo VA、30Si Mn2Mo VA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2Mo VA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30Si Mn2Mo VA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(Hd-Hp)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2Mo VA的Hd-Hp减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30Si Mn2Mo VA的Hd-Hp显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.

炮管材料的发展现状与趋势

简述了炮管材料的发展历程,并根据炮管的工作条件总结出其基本性能要求。对传统炮管材料——炮钢的化学成分、力学性能进行了论述,重点归纳了现阶段炮钢发展思路和研究重点。对国外新型炮管材料技术——复合材料炮管技术及新型绿色炮管抗烧蚀涂层技术动态进行了跟踪介绍。

火炮身管用钢现状及发展趋势

火炮身管用钢决定了身管类武器的使用性能,影响火炮的作战持续性与机动性。通过对国内外火炮身管用钢合金成分体系、制造工艺流程、材料主要性能指标总结分析,指出当前国内外炮钢主要牌号、性能水平以及存在高温性能不足的问题。通过调研国内外火炮用钢最新研究成果以及身管武器整体技术需求,总结和展望了火炮身管用钢的研究现状和发展趋势,针对大口径火炮研制高强韧炮钢以减轻壁厚和质量,针对中小口径速射火炮研制耐烧蚀性能炮钢以提高使用寿命。

奥氏体化参数对25Cr3Ni3MoNb钢700℃下变形行为的影响

以速射火炮身管用钢25Cr3Ni3MoNb钢为对象,通过分析25Cr3Ni3MoNb钢的组织特征与析出行为,对700℃下的变形行为进行了详细的研究,探索材料微观结构对700℃高温力学性能的影响。结果表明,700℃的变形过程中,25Cr3Ni3MoNb钢存在加工硬化与动态软化相互竞争的关系,同时25Cr3Ni3MoNb钢的奥氏体化温度与700℃变形行为存在密切联系,并最终影响材料的力学性能。当奥氏体化温度从980℃提高至1020℃时,材料内部的缺陷密度降低,回火后,析出物尺寸增大,700℃拉伸时,抗拉强度Rm由354 MPa降至237 MPa,屈服强度R_(p0.2)由312 MPa降低至221 MPa。经过980℃奥氏体化后,25Cr3Ni3MoNb钢表现出更大的加工硬化率和更小的动态软化率,这是由于980℃奥氏体化的试验钢板条内部存在更多的碳化物钉扎位错,使得动态回复更难发生,从而表现出高的屈服强度。