Российская броня будет легче и крепче

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

Сверхвысокопрочная броневая сталь марки « 44С »

Д.т.н. С.А. Гладышев,

В.А. Григорян,

А.И. Егоров,

ОАО «Научно-исследовательский институт стали»

В настоящее время в серийном и опытно-промышленном производстве широко используется листовой прокат из броневых марок сталей мартенситного класса, позволяющих реализовать рабочий уровень твердости (при обеспечении требований по живучести) на уровне 53…54 HRC в варианте открытой выплавки и 55…57 HRC в варианте электрошлакового переплава.

Условия испытаний и требования к баллистической стойкости противопульной брони для СИЗ регламентируются ГОСТ Р 50744-95. Во всех случаях испытания обстрелом проводятся при постоянной ударной скорости с дистанции 5 м (при обстреле из пистолетов и револьверов) и 5…10 м (при обстреле из автоматов и винтовок).

Применение пуль со стальным термоупрочненным сердечником (ТУС) с твердостью HRC 60…64 (патрон 7Н10 калибра 5,45 мм с пулей ПП и патрон 57-Н-231 калибра 7,62 мм с пулей ПС к автоматам АК-74 и АКМ, соответственно) влечет за собой необходимость использования для изготовления бронеэлементов СИЗ броневых сталей с близкими значениями твердости на уровне 56…58 HRC и относительным сужением не менее 25…30%. Применение таких сталей приводит к закономерному росту противопульной стойкости преграды за счет увеличения сопротивления внедрению сердечника и созданию более благоприятных условий для его разрушения. Влияние твердости брони на толщину стальной преграды, обеспечивающую защиту от пуль различного стрелкового оружия, представлено на рис. 1.

Сбалансированный по содержанию углерода и основных легирующих и карбидообразующих элементов химический состав стали марки «44С», а также особенности технологии ее выплавки, прокатки и термической обработки позволяют получать структуру мелкодисперсного низкоотпущенного пакетного мартенсита с баллом зерна № 12-13 с твердостью 55-57 HRC (В = 2250…2350 МПа, 0,2 = 2000…2100 МПа, = 30%).

Сводные результаты баллистических испытаний бронепластин (изготовленных из металла 7 плавок) номинальной толщиной от 2,5 до 6,5 мм на соответствие 2, 3 и 5 классам защиты, а также результаты испытаний бронеэлементов толщиной 6,5 мм в защитной структуре фронтальной проекции бронежилета 6Б23 новыми типами отечественных пуль с термоупрочненными и твердосплавными сердечниками (7Н22, 7Н24) и пулей М193 к винтовке М16А1 представлены в табл. 1 и 2, соответственно.

Как следует из представленных данных, баллистические характеристики стали марки «44С» находятся на уровне лучших зарубежных гомогенных броневых сталей марок MARS-300 (Франция), ARMOX-600 (Швеция), 4340 ТОD (США).

Рисунок 1. Влияние твердости (HRC) на защищающую толщину при испытании различными средствами:

1. Пистолет ТТ (7,62) Пст (V уд =415…445 м/с)

2. Автомат АК-47 (7,62) ПС; V уд =710…725 м/с

3. Автомат АК-74 (5,45) - V уд; 7Н10 900±10 м/с

4. Автомат АК-47 (7,62) ТУС: V уд =710…725 м/с)

Таблица 1. Результаты испытаний гомогенных бронепластин из стали марки «44С» c фактической твердостью 56-57 HRC

Таблица 2. Результаты испытаний бронеэлементов из стали марки «44С» в структуре изделия 6Б23 (фактическая толщина бронеэлементов 6,50-6,60 мм, твердость 56-57 HRC

Кроме того, для оценки стойкости стали к образованию хрупких разрушений (расколов и трещин) при пулевом обстреле и соответствия живучести бронеэлементов требованиям, предъявляемым к общевойсковым бронежилетам III уровня защиты, были выполнены контрольные испытаний двух бронеэлементов жилета 6Б23-1 номинальной толщиной 6,5 мм. Для обеспечения указанных требований бронеэлементы должны выдержать без образования хрупких разрушений попадание 5-6 выстрелов в один квадратный дециметр.

Бронеэлементы с размеченным участком обстрела площадью 1 дм 2 фиксировались на цилиндрическом манекене из сухой древесины, обитом 20-мм войлоком, и обстреливались по нормали с дистанции 10 м из автомата АКМ (7,62-мм патрон 57-Н-231 с пулей ПС) и винтовки СВД (7,62-мм патрон 57-Н-323С с пулей ЛПС). Первый бронеэлемент выдержал без пробитий и разрушений 10 выстрелов из АКМ с ударными скоростями 710…724 м/с при этом живучесть была обеспечена при попадании 8 выстрелов в квадратный дециметр. Аналогичные испытания второго бронеэлемента проводились последовательным обстрелом ее из АКМ (5 выстрелов с ударными скоростями 725…733 м/с) и СВД (5 выстрелов с ударными скоростями 842…860 м/с). Стойкость и живучесть этой панели была обеспечена при попадании 9 выстрелов в квадратный дециметр. Фотография этих бронеэлементов после испытаний представлены на рис. 2.

В соответствии с требованиями ГОСТ РВ 15.301 - 2003 была проведена подготовка и освоение серийного производства листового проката из стали марки «44С» в ходе изготовления, испытания и исследования опытно-промышленных партий листов из металла 7 электродуговых плавок в размерном сортаменте 2,4 х 1000 х 2000 мм; 4,4 х 1000 х 2000 мм и 4,4 х (1200…1500) х 4500 мм. Таким образом, сталь марки «44С» прошла полный требуемый регламент отработки броневой стали для баллистической защиты. На листовой прокат из этой стали указанного выше размерного сортамента оформлены технические условия ТУ 7399-186-07519648-2005.

листовой броневой сталь противопульный

Рисунок 2. Внешний вид бронеэлементов из стали марки «44С» после испытаний на живучесть обстрелом по нормали из автомата АКМ и винтовки СВД с указанными ударными скоростями

а) Бронеэлемент № 1.

Бронепанель изд. 6Б23-1 черт. КЛЖТ.745612.030

б) Бронеэлемент № 2.

Бронепанель изд. 6Б23-1 черт. КЛЖТ.745612.034-01

Заключение

Разработанная в ОАО «НИИ стали» новая сверхвысокопрочная броневая сталь марки «44С» обладает высокими показателями противопульной стойкости и по совокупности своих баллистических характеристик и живучести при пулевом обстреле превосходит отечественные и зарубежные аналоги, используемые в производстве бронеэлементов СИЗ.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.

презентация , добавлен 29.09.2013


Определение, классификация легированной стали. Маркировка, дефекты. Структура легированных сталей в нормализованном состоянии. Свойства и применение легированных сталей. Конструкционная и инструментальная легированная сталь. Аустенитные и ферритные стали.

реферат , добавлен 11.10.2016


Классификация и применение различных марок сталей, их маркировка и химический состав. Механические характеристики, обработка и причины старения строительных сталей. Оборудование для автоматической сварки под флюсом, предъявляемые к ней требования.

контрольная работа , добавлен 19.01.2014


Процентное содержание углерода и железа в сплаве чугуна. Классификация стали по химическому составу, назначению, качеству и степени раскисления. Примеры маркировки сталей. Расшифровка марок стали. Обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали.

презентация , добавлен 19.05.2015


Процессы, протекающие в стали 45 во время нагрева и охлаждения. Применение стали 55ПП, свойства после термообработки. Выбор марки стали для роликовых подшипников. Обоснование выбора легкого сплава для сложных отливок. Способы упрочнения листового стекла.

контрольная работа , добавлен 01.04.2012


Требования к свойствам инструментальных материалов. Перечень марок нескольких основных нетеплостойких сталей для режущего инструмента. Закалка доэвтектоидных сталей. Быстрорежущие стали: маркировка, структура, технология термической обработки и свойства.

контрольная работа , добавлен 20.09.2010


Порядок определения степени жаропрочности стали и сплавов, применяемых на современном производстве. Особенности использования жаропрочных сталей, изготавливаемые детали. Стали перлитного, мартенситно-ферритного, аустенитного класса, на никелевой основе.

контрольная работа , добавлен 06.05.2011


Сталь марки 15Х - низкоуглеродистая хромистая конструкционная цементуемая сталь содержит углерод, хром и марганец. Анализ влияния углерода и легирующих элементов стали на технологию ее термообработки. Операции термообработки деталей из стали этой марки.

контрольная работа , добавлен 05.12.2008


Сравнительная характеристика быстрорежущих сталей марок: вольфрамомолибденовой Р6М5 и кобальтовой Р9М4К8 - различие в свойствах этих сталей и оптимальное назначение каждой из них. Разработка и обоснование режимов обработки изделий из этих сталей.

практическая работа , добавлен 04.04.2008


Схема процесса коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). Сравнительные испытания стойкости металла вблизи шва и основного металла труб 12х1220 мм из стали 17Г1С-У и 17,8х1220 мм из стали К60 к КРН. Анализ состояния образцов после испытаний.

В элементах корпуса и защиты новейших образцов российской бронетехники, таких как танк "Армата", легкие бронированные машины "Бумеранг" и "Курганец" будет применяться ультравысокопрочная стальная броня марки "44С-Cв-Ш".

Для отечественной оборонки новая разработка является настоящим технологическим прорывом, ведь проблема создания легких броневых сталей чуть не была окончательно погребена в небытие в начале 90-х годов из-за недостатка финансирования. Новая марка была создана в инициативном порядке, благодаря личному энтузиазму разработчиков. По словам одного из авторов изобретения, главного металлурга НИИ Стали Сергея Гладышева, задачу удалось решить за счет применения сбалансированного химического состава и отработки технологических режимов на всех этапах производств новой стали.

В какой-то мере, за появление этого сверхпрочного, принципиального важного для военной техники металла нужно благодарить введенные против России санкции. Дело в том, что долгое время материалы для легкой колесной бронетехники поступали из Германии, Китая, Индии и Израиля. После того, как каналы поставок были обрублены, российская оборонка вообще могла остаться без них, а это значит, что современные колесные вездеходы, такие как "Тигр", новые модификации бронетранспортеров (БТР) и боевых машин пехоты (БМП) просто не появились бы. Современная концепция проектирования боевой техники предусматривает, что броневая сталь не только выполняет защитную функцию наиболее важных узлов машины, но и выполняет роль в качестве основного материала конструкции. Такой подход позволяет значительно снизить общий вес при сохранении необходимого уровня пулестойкости.

Применение высокопрочных сталей имеет свои подводные камни. Так, одной из главных проблем является сварка элементов конструкции. Например, шведская броня марки "Armox Advance" заметно теряет свои защитные качества при нагревании свыше ста градусов Цельсия. Это значит, что элементы такой защиты могут применяться только как пластины средневекового доспеха, которые прикрепили к менее прочному основанию. Такая схема очень уязвима при интенсивном обстреле. Попадания пуль и осколков в пластины создают многочисленные трещины, которые снижают общую прочность конструкции. Т.е. если одно-два попадания такая броня держит нормально, то дальше она может просто начать крошиться. Можно, конечно, использовать сменные блоки и каждый раз после боя менять поврежденные и вышедшие из строя элементы на новые. Однако это накладно для военного бюджета - производство высокопрочной брони обходится недешево, чтобы разбрасываться ей как одноразовыми контейнерами гранатометов после выстрела. Еще одна проблема - применение кумулятивных боеприпасов, действие которых высокопрочная броня хоть и снижает, но не сильно. После встречи такого снаряда с броней энергия взрыва концентрируется на очень небольшой площади, а скорость кумулятивной струи достигает космических значений. Перед таким колоссальным давлением пасует практически любая броня. Снижение проникающего действия кумулятивных боеприпасов достигается за счет применения дополнительной динамической защиты из достаточно дешевых в производстве материалов, а использовать для этой цели дорогие сплавы нет смысла.

Таким образом, лучше всего высокопрочная броня проявила бы себя, если из такого материала изготовить весь корпус бронетехники, который можно было бы усилить дополнительными съемными элементами. Но как решить проблемы сварки? В случае несоблюдения технологического процесса, техника может рассыпаться буквально на ходу. Недавно на Украине прошли испытания бронеавтомобиля "Дозор", корпус которого был изготовлен из польской броневой стали Armstal 500. В ходе испытаний материал дал многочисленные трещины в районе сварных швов. В НИИ Стали нашли решение проблемы. По информации предприятия, шов варится не целиком, а небольшими последовательными шагами. Каждый последующий шаг сварки начинается с места, расположенного на полшага назад. Т.е. второй проход сварочного шва делается на области, которая прогрета первым проходом и еще не успела остыть. В то же время основной металл при таком режиме не успевает нагреться до критической температуры.

Новая сталь марки "44С-Cв-Ш" для перспективной российской бронетехники будет применяться широко. В ходе баллистических испытаний подтвердились свойства защитного материала - пластина "44С-Cв-Ш" уверенно держит попадания бронебойных снарядов калибром до 30 миллиметров. За счет того, что весь корпус машины будет изготовлен из высокопрочной стали удастся обеспечить одинаковый уровень защиты во всех плоскостях.

Отдельная тема - разработка компонентов и материалов керамических элементов защиты. Над этой проблемой тоже работают в НИИ Стали в тесной кооперации с другими предприятиями военно-промышленного комплекса. Применение керамических и полимерных материалов позволяет еще больше снизить вес конструкции и освободить его для установки дополнительного вооружения или мест для десанта.

Однако, и тут есть свои нюансы. Изготавливать элементы большой площади из керамики сложно - при попадании пуль в стыки, они неизбежно будут крошиться, а вот использовать их в качестве дополнительного усиления слоев комбинированной брони вполне возможно. Сегодня в России применяются технологии по производству защитных элементов на основе корунда, карбида кремния и карбида бора, которые обеспечивают высокую степень защиты при небольшом весе и относительно низкой стоимости производства.

Возможный облик ОБТ «Армата» / Фото: ВПК

Новейшие основные боевые (ОБТ) «Армата», которые разрабатывает «Уралвагонзавод», будут в перспективе оснащены новой броневой сталью.

Она предназначена для предохранения боевых модулей, оптоэлектронных приборов и внешней аппаратуры ОБТ от попадания пуль стрелкового и снарядов автоматических пушек.

Об этом сообщилТ АСС на выставке «ИНТЕРПОЛИТЕХ-2014» начальник отдела маркетинга ОАО «Научно-исследовательский институт стали», разработавшего новый материал, Евгений Чистяков.

«Броневая сталь 44С-св-Ш одобрена разработчиком «Арматы». Материал уже принят к опытной эксплуатации и может появиться на новейших танках», - проинформировал он, добавив, что новой броневой сталью может оснащаться и другая перспективная российская бронетехника.

Новая броневая сталь, по словам Е. Чистякова, не теряет защитных свойств при минусовых температурах и может эксплуатироваться в условиях арктического климата. Кроме того, она может применяться и при модернизации бронетехники, уже поставленной в войска. Высокие защитные качества нового бронематериала достигаются за счет мелкозернистой структуры, оптимизации процесса легирования и особой термообработки, сообщает "Военно-промышленный курьер".

«НИИ стали» на выставке «ИНТЕРПОЛИТЕХ-2014» представил также взрывозащищенное кресло для оснащения десантного отделения перспективных боевых машин. «Его уникальность состоит в наличии трех уровней защиты, - проинформировал Е. Чистяков. - При взрыве разрушаемые части кресла отделяются, что повышает защищенность военнослужащего». Представитель НИИ отметил, что в ближайшее время состоятся государственные испытания этого кресла.

Техническая справка

Армата (гусеничная платформа)

Унифицированная тяжёлая платформа (УТП) шифра «Армата» (Индекс ГБТУ - Объект 148) - тяжёлая гусеничная платформа, разрабатываемая Уралвагонзаводом с 2009-2010 года. Широкой публике изделие представят на параде Победы в 2015 году.

На основе УТП «Армата» планируется создать основной боевой танк (один из возможных обликов) / Рисунок: vpk.name

Предполагается, что танк будет иметь пушку с дистанционным (необитаемая башня), полностью цифровым управлением, управлять которой экипаж будет из изолированной бронекапсулы. Танк сможет держать попадание любых видов современного и перспективного оружия. Представитель «Уралвагонзавода» заявил, что поставки танка в войска должны начаться в 2015 году.

По словам Юрия Коваленко, бывшего первого заместителя начальника главного автобронетанкового управления Министерства обороны России, танк на платформе «Армата» должен стать основной боевой единицей вооружения российских сухопутных войск.

С 2015 года в Вооружённых силах появится новый основной танк, с принципиально новыми тактико-техническими характеристиками, с новым автоматом подачи боеприпасов, с разделением экипажа, с «выносом боеприпасов», что позволит сохранить жизнь экипажу даже при условии детонации снарядов.

Танк будет содержать до 40 снарядов различного назначения в автомате заряжания, а также будет иметь пулемёты и прицелы, превосходящие все существующие образцы, иметь возможность вести огонь в движении и так далее. Часть наработок, включая «лафетную компоновку», танк приобретёт от разработок перспективных танков Т-95 и Чёрный орёл, при этом будет гораздо дешевле своих «прародителей».

По некоторым данным планируется оснастить танк дизельным двигателем мощностью 1500-2000 лошадиных сил, 125-мм гладкоствольной пушкой с вынесенным за обитаемый отсек боекомплектом. Однако, большинство тактико-технических характеристик танка секретны. Катки заимствованы от Т-80, ввиду меньшего веса, благодаря чему масса платформы меньше на тонну.

платформы оснащены дистанционно-управляемым универсальным боевым модулем «Эпоха» вооружённым 30-мм автоматической пушкой 2А42 с селективным боепитанием (боезапас 500 снарядов), 7,62-мм пулемётом ПКТМ (боезапас 2000 патронов), двумя сдвоенными пусковыми установками ПТРК «Корнет».

Боевой модуль может управляться наводчиком и командиром машины. Автоматический гранатомёт и 100-мм пусковая установка 2А70 не предусмотрены. Боевой модуль, за счёт роботизации, способен следить за целью и самостоятельно вести обстрел объекта до его уничтожения после целеуказания оператором модуля. Движение модуля осуществляют управляемые компьютером электродвигатели. Боекомплект и вооружение изолированы от десанта и экипажа.

Машины на базе

• Т-14 (Объект 148) - основной боевой танк, оснащённый 125-мм гладкоствольной пушкой 2А82 с возможностью установки 152-мм 2А83
  
• БМП-Т Т-15 (объект 149) - тяжёлая боевая машина пехоты
• БМО-2 - боевая машина огнемётчиков
• БМ-2 (TOC-2) - тяжёлая огнемётная система
• 2С35 «Коалиция-СВ» - самоходная артиллерийская установка
• БРЭМ-Т Т-16 (объект 152) - ремонтно-эвакуационная машина
• УСМ-А - система минирования
• УМЗ-А - минный заградитель (проект)
• МИМ-А - инженерная машина
• МТ-А - мостоукладчик (проект)
• ПТС-А - плавающий транспортёр (проект)
• ТГУП «Армата»
  

Тактико-технические показатели

Как бы ни была хороша конструкция любой техники, она ничего не будет значить без соответствующих конструкционных материалов. Именно свойства материалов накладывают ограничения на конструкцию и определяют во многом характеристики изделия. Тем более это касается военной техники.

Танк «Армата» имеет настолько уникальные характеристики, что аналогов ему на сегодняшний день нет. Во многом его свойства, а именно сочетание огневой мощи, скорости и защищенности, зависят от его брони. Машина должна обладать как можно большей защищенностью от снарядов и мин, но при этом её масса не должна превышать заданных пределов. Это взаимоисключающие требования, и чаще всего единственным выходом является разработка новых конструкционных материалов. Для решения задач поставленных перед создателями «Арматы» была создана новая броневая сталь 44С-св-Ш , которая по своим показателям существенно превосходит ранее применявшиеся марки.

Чтобы понять особенности характеристик стали, достаточно воспользоваться аналогией с акустической техникой. Перед тем, как наушники beats купить , сначала знакомятся с их характеристиками. Для всех акустических систем есть универсальные показатели: диапазон частот, громкость, коэффициент искажений. Сопоставляя их со стоимостью, а также сроком эксплуатации, покупатель выбирает понравившуюся модель.

Подобным образом дела обстоят и со сталью. Важно чтобы броня обладала высокой твердостью и прочностью одновременно, сохраняла свои свойства и при высоких и при низких температурах севера. Это очень трудная задача. Твердость отражает способность материала сопротивляться изменению формы. А прочность отражает способность материала не разрушаться при определенных нагрузках. Прочность подразумевает определенную пластичность и упругость, однако при увеличении твердости эти свойства обычно снижаются за счет появления хрупкости (классический пример твердой стали -- напильник). Для решения этой проблемы применяют либо многослойную структуру, как в боевых мечах, где крупные зерна одного слоя чередуются с мелкими зернами другого. Используются также определенные виды термообработки и наклеп. Однако это очень дорого и неприемлемо для материала такого изделия, как танк. Легирование (добавление в сталь дополнительных элементов) также может в определенной степени решить вопрос прочности и твердости, однако сталь не должна получиться слишком дорогой.

Создатели 44С-св-Ш, специалисты из ОАО «НИИ сталь» пошли по пути усовершенствования структуры стали. Её неоднородность во многом определяет несовершенство материала. Ученым удалось добиться прекрасного результата, создав ультрамелкозернистую структуру по всему объему. Это было достигнуто путем разработки новой технологии управления выплавкой стали.

Твердость новой броневой стали достигает значения 54HRC, при этом пластичность находится на уровне сталей марок 45-48HRC, обладающих значительно меньшей твердостью. Благодаря тому, что удалось совместить несовместимое, появилась возможность сделать новый российский танк Армата легче на 15-20%. Сталь 44С-св-Ш открыла новый этап в развитии бронетехники, переведя её на качественно новый уровень.