Катанная сталь что это такое

Броня гомогенная в современных танках: прочность, рикошетоспособность

Броня — защитный материал, которому свойственны высокая устойчивость и сопротивляемость внешним факторам, угрожающим деформацией и нарушением его целостности. Неважно, о какой защите идёт речь: будь то рыцарские латы или тяжёлое покрытие современных боевых машин, цель остаётся одна — оберегать от повреждений и принимать на себя основной удар.

Броня гомогенная — защитный однородный слой материала, который обладает повышенной прочностью и имеет по всему сечению однородный химический состав и одинаковые свойства . Именно о таком типе защиты и пойдёт речь в статье.

История возникновения брони

Первые упоминания о броне встречаются в средневековых источниках, речь идет о латах и щитах воинов. Главное их предназначение заключалось в защите частей тела от мечей, сабель, топоров, копий, стрел и прочего оружия.

С появлением огнестрельного оружия появилась необходимость отказаться от применения сравнительно мягких материалов при изготовлении брони и перейти к более прочным и устойчивым не только к деформациям, но и к условиям окружающей среды сплавам.

Со временем украшения, применяемые на щитах и доспехах, символизирующие статус и почёт знати, стали уходить в прошлое. Форма лат и щитов начала упрощаться, уступая дорогу практичности.

По сути, весь мировой прогресс свёлся к гонке скоростей изобретения новейших видов оружия и защиты от такового. Как результат, упрощение формы доспеха приводило к снижению стоимости (из-за отсутствия украшений), но повышало практичность. В итоге броня стала более доступной.

Железо и сталь нашли применение и далее, когда во главе угла встали качество и толщина брони. Явление нашло отклик в корабле- и машиностроении, а также при укреплении наземных сооружений и малоподвижных боевых единиц вроде катапульт и баллист.

Виды брони

С развитием металлургии в историческом плане наблюдались усовершенствования толщины оболочек, что постепенно привело к появлению брони современных типов (танковая, корабельная, авиационная и т. д.).

В современном мире гонка вооружений не прекращается ни на минуту, что приводит и к появлению новых типов защиты как средства противодействия имеющимся видам оружия.

Исходя из особенностей конструкции, выделяют следующие виды брони:

Исходя из способов применения:

• нательная — любая броня, одеваемая для защиты тела, и неважно, что это – латы средневекового воина или бронежилет современного солдата;
• транспортная — металлические сплавы в виде плит, а также пуленепробиваемое стекло, целью которого является защита экипажа и пассажиров техники;
• корабельная — броня для защиты судов (подводной и надводной части);
• строительная — вид, применяемый для защиты дотов, блиндажей и деревоземляных огневых точек (дзотов);
• космическая — всевозможные противоударные экраны и зеркала для защиты космических станций от орбитального мусора и вредоносного воздействия прямых солнечных лучей в открытом космосе;
• кабельная — предназначена для защиты подводных кабелей от повреждений и долговечной эксплуатации в агрессивной среде.

Броня гомогенная и гетерогенная

Материалы, применяемые для изготовления брони, отражают развитие выдающейся конструкторской мысли инженеров. Доступность таких полезных ископаемых, как хром, молибден или вольфрам, позволяет разрабатывать высокопрочные образцы; отсутствие таковых создаёт необходимость разработки узконаправленных формаций. К примеру, броневых листов, которые легко бы балансировали по критерию соотношения цены и качества.

По назначению броня делится на противопульную, противоснарядную и конструкционную. Броня гомогенная (из одного материала по всей площади сечения) или гетерогенная (разнится по составу) используется при создании как противопульных покрытий, так и противоснарядных. Но и это еще не все.

Броня гомогенная имеет как одинаковый химический состав по всей площади сечения, так и идентичные химические и механические свойства. Гетерогенная же может иметь разные механические свойства (закалённая с одной стороны сталь, например).

Катаная гомогенная броня

По способу изготовления броневые (будь то гомогенная бронь или гетерогенная) покрытия делятся на:

• Катаные. Это разновидность литой брони, прошедшей обработку на прокатном станке. За счёт сдавливания на прессе молекулы сближаются друг с другом, и происходит уплотнение материала. Данный вид сверхпрочной брони обладает одним недостатком: не поддаётся отливке. Используется на танках, но лишь в виде ровных пластин. На танковой башне, к примеру, требуется округлая.
• Литые. Соответственно, менее прочные в процентном соотношении, чем предыдущий вариант. Однако такое покрытие может использоваться для башни танков. Литая гомогенная броня, разумеется, будет прочнее, чем гетерогенная. Но, как говорится, хороша ложка к обеду.

Предназначение

Если рассматривать противопульную защиту от обычных и бронебойных пуль, а также воздействия осколков малых бомб и снарядов, то такая поверхность может быть представлена в двух исполнениях: катаная гомогенная броня высокопрочная или гетерогенная цементированная с высокой прочностью как лицевой, так и тыльной сторон.

Противоснарядное (защищает от воздействия больших снарядов) покрытие тоже представлено несколькими типами. Самые распространённые из них — катаная и литая гомогенная броня нескольких категорий прочности: высокой, средней и низкой.

Ещё один тип — катаная гетерогенная. Представляет собой цементированное покрытие с закалкой с одной стороны, прочность которой убывает «в глубину».

Толщина брони по отношению к твёрдости в этом случае представляет собой соотношение 25:15:60 (наружный, внутренний, тыльный слои соответственно).

Применение

Танки России, как и корабли, в настоящее время покрыты хромоникелевой или никелированной сталью. Причем если при строительстве кораблей используется стальной бронепояс с изотермической закалкой, то танки обрастают композитной защитной оболочкой, которая состоит из нескольких слоёв материалов.

К примеру, лобовая броня универсальной боевой платформы «Армата» представлена композитным слоем, непробиваемым для современных противотанковых снарядов калибра до 150 мм и подкалиберных стреловидных снарядов калибра до 120 мм.

А также используются противокумулятивные экраны. Трудно сказать, лучшая броня это или нет. Танки России совершенствуются, а с ними улучшается и защита.

Броня vs Снаряд

Конечно, маловероятно, что члены расчёта танка держат в голове подробные тактико-технические характеристики боевой машины, указывающие, какова толщина защищающего слоя и какой снаряд на каком миллиметре она сдержит, равно как и то, гомогенной является броня используемой ими боевой машины или нет.

Свойства современной брони нельзя описать одним лишь понятием «толщина». По той простой причине, что угроза от современных снарядов, против которых, собственно, и разработана такая защитная оболочка, исходит от кинетической и химической энергии снарядов.

Кинетическая энергия

Под кинетической энергией (лучше сказать «кинетической угрозой») подразумевается способность болванки снаряда прошить броню. К примеру, снаряд из обеднённого урана или карбида вольфрама пробьёт таковую насквозь. Гомогенная стальная броня бесполезна против попадания таковых. Нет никаких критериев, по которым можно утверждать, что 200 мм гомогенной эквивалентны 1300 мм гетерогенной.

Секрет противодействия снаряду кроется в расположении брони, что приводит к изменению вектора воздействия снаряда на толщу покрытия.

Кумулятивный снаряд

Химическая угроза представлена такими типами снарядов, как противотанковый бронебойно-фугасный (по международной номенклатуре обозначается как HESH) и кумулятивный (HEAT).

Кумулятивный снаряд (вопреки устоявшемуся мнению и влиянию игры World Of Tanks) не несёт в себе воспламеняющей начинки. Его действие основано на фокусировании энергии удара в тонкую струю, которая, благодаря высокому давлению, а не температуре, прорывает защитный слой.

Защитой от подобного рода снарядов служит наращивание так называемой фальш-брони, которая принимает на себя энергию удара. Простейшим примером является обтягивание танков сеткой-рабицей от старых кроватей во времена Второй мировой войны советскими солдатами.

Израильтяне защищают корпуса своих «Меркав», прикрепляя к корпусу стальные шары, висящие на цепях.

Ещё одним вариантом является создание динамической брони. При столкновении направленной струи от кумулятивного снаряда с защитной оболочкой происходит детонация броневого покрытия. Взрыв, направленный в противовес кумулятивное струе, приводит к рассеиванию последней.

Фугас

Действие бронебойно-фугасного снаряда сводится к обтеканию корпуса брони при столкновении и передаче огромного ударного импульса через слой металла. Далее, как кегли в боулинге, слои брони толкают друг друга, что приводит к деформации. Таким образом, бронепластины разрушаются. Причём слой брони, разлетевшись, наносит травмы экипажу.

Защита от фугасных снарядов может быть такой же, как и от кумулятивных.

Заключение

Одним из исторически зафиксированных случаев применения необычных химических составов для защиты танка является инициатива Германии покрывать технику циммеритом. Делалось это для защиты корпусов «Тигров» и «Пантер» от магнитных мин.

В состав циммеритовой смеси входили такие элементы, как сульфат бария, сульфид цинка, древесные опилки, пигмент охры и связующее вещество на основе поливинилацетата.

Использование смеси началось в 1943 г. и закончилось в 1944-м по той причине, что засыхание требовало нескольких суток, а Германия на тот момент находилась уже в положении проигрывающей стороны.

В дальнейшем практика применения такой смеси нигде не нашла отклика ввиду отказа от употребления пехотой ручных противотанковых магнитных мин и появления значительно более мощных видов оружия — противотанковых гранатомётов.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Катаная сталь

Катаная сталь , получаемая прокаткой слитков или заготовок в прокатных станах, характеризуется различием механических свойств вдоль и поперек проката; более высокие механические свойства катаная сталь имеет вдоль направления проката. [1]

Сварка труб из кованой и катаной стали 15Х1М1Ф в соответствии с рекомендациями ЦНИИТ-маша производится с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 350 С электродами ЦЛ-27. Сварные соединения после сварки подвергаются отпуску при температуре 740 — 760 С. [2]

Основным видом включений в катаной стали ЗОХГСА всех способов выплавки ( без ЭШП) являются сульфиды и строчечные оксиды. Наибольшую загрязненность сульфидами имеет мартеновская сталь, наименьшую — мартеновская сталь, обработанная синтетическим шлаком. Наиболее загрязненной по оксидным включениям является электросталь. [3]

Пониженные температуры способствуют проявлению анизотропии катаной стали . Особенно сильно влияет — глубокий холод вблизи абсолютного нуля. На рис. 3.74 представлены графики анизотропии предела прочности и предела текучести холоднокатаной нержавеющей стали при нормальной и очень низкой температуре. На схеме показано направление отбора образцов. Кривые построены по тензориальной формуле. Средние результаты испытаний нанесены точками. Анизотропия металлов обнаруживается и при испытаниях на усталость. Для прокатной стали анизотропия усталостной прочности при симметричном цикле сказывается сильнее, чем при пульсирующем. [4]

Флокены встречаются в кованой или катаной стали , в литой стали они обнаруживаются редко. [5]

Материалом для валов служит кованая или катаная сталь . Для вагонных осей и судовых валов делаются опыты применения центробежного стального литья. Сталь применяется весьма разнообразная в зависимости от условий работы вала. [6]

Сварной шов, в отличие от катаной стали и слитка, обычно находится в сложно-напряженном состоянии вследствие специфических особенностей претерпеваемого им термического и деформационного цикла. Причем преобладающее значение в результате быстрого нагрева и охлаждения шва приобретают напряжения растяжения. Так, по данным К. А. Ермака, в сварных швах на стали 1Х18Н10Т остаточные напряжения растяжения достигают 8 кГ / мм, а. Известно, что чем выше степень напряженности твердого тела, тем более искажена его кристаллическая решетка. Следовательно, облегчается и ускоряется протекание диффузионных процессов при нагреве сварных швов, что приводит к ускорению структурных превращений при их термической обработке. [8]

Шиферным называется вид излома кованой или катаной стали , характеризующийся резко выраженным слоистым стрсением. По внешнему виду этот излом напоминает излом сухого слоистого дерева ( фиг. [9]

Флокены могут быть в кованой или катаной стали , в литой стали они обнаруживаются редко. [10]

Флокены могут быть в кованой или катаной стали , в литой стали они обнаруживаются редко. [11]

Флокены появляются тогда, когда кованая или катаная сталь быстро охлаждается в интервале температур 250 — 20 С. Скорость охлаждения при температурах выше 250 С не приводит к образованию флокенов. Если же сталь охлаждается медленно, то водород успевает выделиться из стали и флокены не возникают. [12]

Горячая механическая обработка раздробляет сетку карбидов; в катаной стали они располагаются в виде полос вдоль направления вытяжки. [13]

Колонные калибраторы и центраторы для роторного бурения изготовляют из высокопрочной хромоникелевой катаной стали и представляют единую деталь с тремя спиральными лопастями, армированными твердосплавными зубками из вольфрамокобаль-товых сплавов. Лопасти полностью перекрывают сечение скважины и обеспечивают круговой контакт с ее стенками. [14]

Сг 4 — для шариков, роликов и колец из катаной стали диаметром 10 — 17 мм; ЮОСгб — для шариков и роликов всех размеров, а также колец и вкладышей с толщиной стенки 14 мм; 100 СгМп 6 — для колец с толщиной стенки 14 мм. [15]

Источник

Толстая шкура немецкого зверинца

Немецкие танки «Тигр», «Пантера» и «Тигр 2» — безусловно, одни из самых известных машин за всю историю танкостроения, которые неизменно будоражат умы любителей техники. Их огромные размеры, толстая броня и мощные длинноствольные орудия создали репутацию всесокрушающих и практически неуязвимых танков. Однако если с размерами немецких «кошек» и их орудиями всё более-менее понятно, то вопрос бронирования гораздо сложнее. Этот материал открывает цикл, посвящённый производству брони танков Tiger Ausf. H1, Panther всех модификаций и Tiger Ausf. B, их сборке, а также исследованиям трофейной брони и её испытаниям обстрелом в СССР, США и Великобритании. Для начала речь пойдёт о производстве катаной брони, из которой практически полностью изготавливались детали корпусов и башен «Тигров» и «Пантер».

Промышленность Германии выпускала два типа катаной брони: гомогенную средней твёрдости и поверхностно закалённую. Перед началом производства фирма-производитель должна была предоставить образцы для подтверждения наличия у неё технологических возможностей для производства продукции соответствующего уровня качества.

Требования к фирмам, выпускающим бронепрокат, устанавливались Верховным командованием сухопутных войск (Oberkommando des Heeres — OKH) и 6-м отделом Управления вооружений (Waffen Prüfen 6, сокращённо Wa Prüf 6). Для гомогенной брони они включали в себя требования к химическому составу и твёрдости, требования к баллистическим испытаниям, а в некоторых случаях — требования к термической обработке. Броня делилась на семь диапазонов толщин, и к каждому из них применялись свои значения перечисленных параметров: 5–14,5 мм, 16–30 мм, 35–50 мм, 50–80 мм, 85–120 мм, 125–160 мм, 165–200 мм. Из перечисленных диапазонов особые требования предъявлялись к диапазону 5–14,5 мм, но, так как на рассматриваемых танках броня таких толщин не применялась, их описание можно опустить.

Использование гетерогенной поверхностно закалённой брони ограничивалось диапазонами толщин 16–30 мм, 35–50 мм и 50–80 мм, но в основной массе такая броня производилась в диапазоне 30–50 мм. Выпущенные в июле 1944 года требования к катаной броне уже не включали в себя гетерогенную броню, а её производство на предприятиях начали сворачивать.

Достаточно интересным фактом является то, что при исследовании захваченных танков Panther Ausf. D и самоходных установок Panzerjäger Tiger (P), больше известных как «Фердинанд», особое внимание уделялось применённой в ряде деталей гетерогенной поверхностно упрочнённой броне. Так, в отчёте НИИ-48 об изучении заграничного бронекорпусного производства от 1945 года говорилось:

«Принципиально новым в настоящей работе является установление факта применения немцами гетерогенной катаной брони в наиболее поражаемых местах корпуса машин «Пантера» и «Фердинанд» (лобовые и бортовые детали). Принятые немцами броневые стали с повышенным содержанием углерода позволили им легко осуществить переход на этот тип брони.

Общеизвестно, что гетерогенная броня при испытании остроголовыми снарядами и бронебойными пулями, калибр которых меньше или близок к толщине брони, обладает более высокой стойкостью.

Учитывая, что в современных армиях достаточно широко используются остроголовые снаряды и противотанковые бронебойные пули, факт применения немцами гетерогенной брони заслуживает внимания.

В свете сказанного целесообразно обсудить вопрос о возможности организации у нас в стране производства гетерогенной тяжёлой танковой брони, односторонне закалённой с помощью токов высокой частоты».

Поверхностно упрочнённая гетерогенная броня производилась путём закалки пламенем предварительно закалённой и отпущенной гомогенной брони. В дополнение к требованиям к гомогенной броне, требования к поверхностно упрочнённой гетерогенной броне включали указанную твёрдость поверхности и глубину упрочнения. Баллистические испытания по большей части производились до отпуска и последующей закалки пламенем гомогенной брони, поэтому поверхностно закалённые листы уже не обстреливались.

Допуск на толщину составлял 5%. Каверны на поверхности брони допускались при условии, что их глубина составляет не более 3% толщины и площадь не превышает 10% площади проката.

Для каждой партии стали для соблюдения перечисленных в «Инструкции по броне» требований завод-изготовитель был обязан провести необходимые испытания и сертификацию. Срок гарантии на произведённый прокат составлял 2 года. Если в течение этого времени плита из выпущенной партии не выдерживала баллистические испытания, фирма должна была заменить плиты бесплатно. Для испытаний проката производителем предоставлялись измерительные приборы. Проверялись допуски на толщину, также поверхность не должна была содержать трещин, пор и иных дефектов.

Также инспектором сверялась сертификация на продукцию с требованиями Wa Prüf 6. Затем проводились испытания на твёрдость по методу Бринелля — обычно замеры проводились в шести точках на плите.

Заключительным этапом приёмки становились баллистические испытания. Для их успешного прохождения тыльная сторона должна была содержать чистую выпучину от попадания либо выпучину с короткими трещинами. Выход пробки и наличие трещин, пропускающих свет, считались недопустимыми. Для некоторых диапазонов толщин при отмеченных условиях допускалось пробитие без расходящихся трещин.

Химический состав брони

Немецкая катаная броня характеризовалась высоким содержанием углерода (в пределах 0,28–0,53%) и карбидообразующих элементов хрома (до 3,2%). При этом прослеживается закономерность снижения его количества с увеличением толщины брони для диапазонов 85–120 мм, 125–160 мм, 165–200 мм. Британские исследователи считали, что это было связано с попыткой свести к минимуму количество закалочных трещин.

Высокое содержание углерода с одновременным повышенным содержанием карбидообразующих элементов позволяло получать броню средней твёрдости в высокоотпущенном состоянии. Это обеспечивало отсутствие закалочных напряжений и, как следствие, отсутствие склонности к образованию трещин при сварке.

Требования к химическому составу гомогенной брони в зависимости от диапазонов толщин были следующими.

Для диапазона 16–30 мм (с марта 1941 по ноябрь 1944 гг. и с ноября 1944 года):

Для диапазона 35–50 мм (с марта 1941 по ноябрь 1944 гг. и с ноября 1944 года):

Для диапазона 55–80 мм (с июня 1942 по ноябрь 1944 гг. и с ноября 1944 года):

Для диапазона 85–120 мм (с августа 1942 по июнь 1944 гг. и с июня 1944 года):

Для диапазона 125–160 мм (с июня 1944 года):

Для диапазона 165–200 мм (с июня 1944 года):

Первым делом немцы столкнулись с недостатком молибдена, который к концу 1942 года был практически исключён из состава брони малой и средней толщины, а к июню 1944 года его убрали из брони всех диапазонов толщин. С 1943 года в броне в значительных количествах появляться никель. Несмотря на то, что в требованиях к химическому составу он отсутствовал, применение этой добавки в броне «Тигров» и «Пантер» стало повсеместным. Всё тот же отчёт НИИ-48 сообщал:

«Снижением содержания хрома и молибдена с одновременным добавлением никеля, возможно, преследовалась не только экономия легирующих элементов, но и повышение вязкости, так как хромомолибденовая сталь типа применённой на T-VI характеризуется повышенной хрупкостью при снарядном обстреле, что установлено НИИ-48».

Однако к середине 1944 года никель был исключён из брони всех диапазонов толщин кроме 125–160 мм и 165–200 мм, где он оставался до конца войны. К осени 1944 года также практически прекратилось использование ванадия. Основным легирующим элементом в немецкой катаной броне, который использовался на протяжении всей войны, был хром.

С точки зрения химического состава интересно сравнить требования, предъявляемые к немецкой броне, с данными советских исследований захваченных немецких танков. В октябре 1945 года Мариупольский завод имени Ильича совместно с московским филиалом ЦНИИ-48 проводил исследования брони немецких танков с целью определения противоснарядной стойкости, а также для оценки её преимуществ и недостатков в сравнении с отечественной броней.

Для испытаний использовались два Panther Ausf. A и два Tiger Ausf. E. Из брони танков вырезали плиты установленного размера, которые прошли обычный контроль, принятый в танковой промышленности при производстве брони. Были взяты пробы для определения вида излома, твёрдости и анализа химсостава. После взятия проб плиты подверглись испытаниям на полигоне по специальной программе. При описании требований к твёрдости и баллистическим испытаниям будут приведены выдержки из этого отчёта, а пока остановимся на химическом анализе.

Для танков Panther Ausf. A взяли пробы для верхних лобовых листов корпуса (диапазон 55–80 мм), нижнего лобового (диапазон 50–80 мм) и кормового (диапазон 35–50 мм) листов корпуса. Был получен следующий химсостав:

Корм. лист №1, 40 мм

Корм. лист №2, 40 мм

Для танков Tiger Ausf. E рассмотрим пробы с нижнего лобового листа корпуса как детали из ещё не рассмотренного диапазона 85–120 мм:

Для диапазонов 125–160 мм и 165–200 мм приведём данные исследований брони танка Tiger Ausf. B производства июля 1944 года. Лобовые листы корпуса толщиной 100 и 150 мм, а также лобовой лист башни толщиной 180 мм имели следующий состав:

Видно, что за исключением последних двух диапазонов толщин требования к химическому составу брони не выдерживались, особенно в отношении содержания хрома – в большинстве случаев его явно больше — и в наличии никеля.

По результатам проб специалистами ФНИИ-48 были сделаны следующие выводы, представленные в 1945 году в отчёте:

«Исследованная немецкая броня от четырёх трофейных танков имеет большое разнообразие по химическому составу и маркам стали.

Броня одинаковой толщины у одноименных танков имеет различный химический состав. Содержание углерода в немецкой броневой стали находится в пределах от 0,32 до 0,57%, причём меньшее количество углерода соответствует преимущественно деталям толщиной 100 мм. Повышенное же содержание углерода от 0,40 до 0,57% распространяется на все средние толщины (40–82 мм) брони средней твёрдости.

Как известно, отечественная катаная броня средней твёрдости всех применяемых толщин содержит углерода не более 0,34%, чем существенно отличается от немецкой брони.

Содержание хрома находится в пределах 1,67–2,30%, причём повышенное содержание хрома (более 2,0%) наблюдается в броне толщиной 60–100 мм. Никель и молибден имеются не во всех исследованных деталях. В бронедеталях толщиной 40 мм никеля и молибдена нет; во всех остальных деталях толщиной от 60 до 100 мм наблюдаются случаи применения либо никеля в пределах 0,77–1,73%, либо молибдена в пределах 0,20–0,30%, либо обоих элементов одновременно, и, наконец, полное их отсутствие, причём следует отметить особо, что в деталях толщиной 80 мм молибден во всех случаях отсутствует.

Как известно, отечественная катаная броня средней твёрдости марки «49с», используемая для толщин до 80 мм, имеет в своём химическом составе такие необходимые для прокаливания легирующие элементы, как никель и молибден. Поэтому, как мы увидим ниже, наличие кристаллического излома в немецкой броне средней и низкой твёрдости толщиной 100 мм следует отнести на счёт неполной прокаливаемости из-за отсутствия или недостаточного количества никеля и молибдена в стали. Ванадия и вольфрама в исследуемых деталях немецких танков не обнаружено.

Подобное многообразие применяемых марок броневой стали объясняется конъюнктурным положением немецкой металлургической промышленности в отношении обеспечения легирующими добавками (ферросплавами). Причём главнейшей задачей фирм, производящих броню, было, по-видимому, стремление обеспечивать надлежащую прокаливаемость при минимально необходимом легировании для каждой толщины».

Требования к твёрдости

Аналогично химическому составу для каждого диапазона толщин были заданы требования по твёрдости брони. Ниже приведены допустимые значения твёрдости по Бринеллю для гомогенной брони:

Как видно из требований, твёрдость уменьшается с увеличением толщины бронелиста. В 1941 году Wa Prüf 6 издал распоряжение о снижении твёрдости для проката диапазона 5–14,5 мм, который использовался для горизонтально расположенных бронедеталей, а в июле 1944 года подобное распоряжение распространили на диапазон 16–30 мм.

Для поверхностно закалённой гетерогенной брони требование по твёрдости поверхности составляло 555 HBW. Глубина закаливания задавалась в зависимости от диапазона толщины проката: 2,5–4,0 мм для диапазона толщин 16–30 мм и 4–6 мм для диапазонов 35–50 и 55–80 мм. Определение глубины закаливания осуществлялось для каждой партии путём надрезов и измерения с каждой стороны листа. Были получены следующие значения твёрдости для рассмотренных ранее деталей захваченных танков.

Для танков Panther Ausf. A:

• ВЛД №1, толщина 80 мм: 302–311;
• ВЛД №2, толщина 84 мм: 241–255;
• НЛД №1, толщина 60 мм: 311–320;
• НЛД №2, толщина 64 мм: 320;
• Кормовой лист №1, толщина 40 мм: 311–320;
• Кормовой лист №2, толщина 40 мм: 302–320.

Для танков Tiger Ausf. E:

• НЛД №1, толщина 100 мм: 285–302;
• НЛД №2, толщина 102мм: 255–269.

Для танка Tiger Ausf. B производства июля 1944 года:

• ВЛД толщиной 150 мм и НЛД толщиной 100 мм: 269–241;
• Лобовой лист башни, толщина 180 мм: 255–241.

Из этих исследований следует вывод, аналогичный сделанному при исследовании химического состава — налицо большой разброс по твёрдости у однотипных деталей и невыполнение технических требований. Отчёт ФНИИ-48 констатирует:

«Броня толщиной 40 и 60 мм во всех случаях средней твёрдости, а броня толщиной 80 и 100 мм имеет как среднюю, так и низкую твёрдость. Из шести проб толщиной 80 мм в трёх случаях твёрдость была средняя и в трёх случаях — низкая. У двух проб толщиной 100 мм в одном случае твёрдость была средняя и в одном — низкая. Такое разнообразие твёрдости у деталей толщиной 80 и 100 мм имеет место не только на одноименных танках, но и на совершенно одинаковых по назначению и названию деталях».

Для гетерогенной брони захваченных танков была определена твёрдость 477–555 HBW для поверхностного закалённого слоя и 269–341 HBW для подушки. Закалённый слой резко отделялся от подушки, глубина закаливания составляла 5 мм.

Механические свойства немецкой брони при всех исследованиях оказались аналогичными отечественной броне.

Термическая обработка брони

Требования к термической обработке предъявлялись только для диапазона толщин 5–14,5 мм, для всех остальных диапазонов проводилась обычная процедура закалки и отпуска. Ниже приведены закалочные температуры и температуры отпуска, применяемые на производстве концерна «Крупп» для соответствующих диапазонов толщин:

До июня 1944 года использовалось закаливание в масле за исключением диапазонов 5–14,5 мм и 55–80 мм. В июне 1942 года закалку водой впервые применили для диапазона 55–80 мм и использовали воду наравне с маслом. Переход в июне (на ряде предприятий — в октябре) 1944 года на закаливание водой был обусловлен бомбардировками предприятий нефтяной промышленности. Это приводило к трудностям, связанным с растрескиванием брони при несоблюдении технологии. Для минимизации риска растрескивания некоторые производители доставали плиты из закалочных ванн до того, как они остынут до комнатной температуры, что могло нарушать эффективность термической обработки.

Здесь стоит остановиться на многообразии типов излома немецкой брони, которое регулярно встречалось при исследовании захваченных танков. Обуславливалось это качеством термообработки. Для первого захваченного Tiger Ausf. H1 было выполнено целое микроисследование, отражённое в отчёте НИИ-48:

«С целью установления причины непостоянства характера излома для деталей толщиной 62–100 мм от 100-мм лобовой детали корпуса, имеющей кристаллический излом, и от 100-мм лобовой детали подбашенной коробки, имеющей волокнистый излом, были вырезаны шлифы для микроисследования.

Результаты микроисследования показали, что микроструктура детали, имеющей волокнистый излом, состоит из сорбита тонкого строения, ориентированного по мартенситу.

Микроструктура детали, имеющей кристаллический излом, состоит из менее ориентированного значительно более грубого строения сорбита или даже сорбитообразующего перлита со значительным количеством феррита.

Таким образом, одной из причин, обуславливающих разницу в изломах, является качество термообработки. Качество металла брони немецкого танка Т-VI по шиферности и расслоям — невысокое».

Те же самые выводы были сделаны и в результатах исследований танков «Пантера» различных периодов выпуска 1943–1944 гг., опубликованных в №1 журнала «Вестник танковой промышленности» за 1945 год:

«Броня машины «Пантера» по виду изломов очень разнообразна: от волокнистых до чисто кристаллических, причём совершенно отсутствует какая-либо связь между химическим составом и видом излома.

Отсутствие постоянства в характере излома (для одноименных деталей по толщине и маркам стали) наблюдается в ряде исследований немецкой броневой стали. Это позволяет высказать определённое убеждение в том, что при производстве брони у немцев отсутствует контроль термической обработки плит по излому.

Отсутствие такого контроля, казалось бы, должно обуславливаться хорошо освоенным и строго соблюдаемым режимом термообработки. Однако столь большое разнообразие изломов свидетельствует о том, что, если технология и установлена, то дисциплина её невысока. Это подтверждается и большим диапазоном колебаний твёрдости, который уже сам по себе не может обеспечить получение однородных результатов по излому».

Баллистические испытания

Для баллистических испытаний немцами чаще всего брались две контрольные плиты из комплекта для постройки 25 корпусов. Впрочем, условия испытаний и приёмки прописывались отдельно для каждого диапазона толщин.

Метод испытаний вызвал интерес как у отечественных специалистов, так и у западных союзников. Его суть заключалась в том, что для испытания обстрелом не требовалось подбора навесок снарядов и определения их скоростей, что значительно упрощало процесс. Обстрел производился снарядами строго определённого типа с одной и той же дистанции. Снаряды для испытаний поставлялись Wa Prüf 6 и перед обстрелом выдерживались при определённой температуре. Взрывчатое вещество в снарядах не использовалось. Для каждого диапазона толщин были определены углы установки в зависимости от тыльной прочности плиты для заданного типа снаряда.

Для первого испытания плита устанавливалась под заданным углом, после чего производилось от 3 до 5 выстрелов. При успешном прохождении испытания угол наклона плиты уменьшался на 10°, и производилась следующая партия выстрелов. При дальнейшем успешном прохождении угол последовательно уменьшался до получения сквозного пробития. При непробитии плиты, установленной вертикально, следующие выстрелы производились снарядами большего калибра.

Для баллистических испытаний использовались следующие снаряды и орудия:

• 2 cm PzGr из орудия Flak 30 для диапазона толщин 16–30 мм;
• 3.7 cm PzGr из орудия противотанковой пушки для диапазона толщин 35–50 мм с дистанции 100 метров;
• 5 cm PzGr. 39 из орудия 5 cm Pak L/70 [вероятно, опечатка в переводе — прим. автора] для диапазона толщин 55–80 мм с дистанции 100 метров;
• 7.5 cm PzGr. 39 из орудия Pak 40 для диапазона толщин 85–120 мм c дистанции 100 метров;
• 7.5 cm PzGr. 39 из орудия Pak 40 для диапазона толщин 165–200 мм c дистанции 100 метров.

Для диапазона толщин 125–160 мм данных нет. Для 180-мм плиты специальным указанием OKH установило требование: при установке под углом 0° допускается максимум одно пробитие снарядом PzGr. 39 без трещин и отколов. Маловероятно, что огонь вёлся из Pak 40 — скорее всего, использовалось орудие 7.5 cm Pak 42 L/70.

Согласно имеющимся данным, во втором квартале 1944 года первого испытания обстрелом не выдерживали более 30% плавок, второго — около 15%, третьего — около 8%. Основной причиной выбраковки являлись некондиционные отколы. Это обстоятельство вынуждало разрабатывать предварительные методы оценки качества металла, попытки использовать которые производились на разных заводах.

Испытания обстрелом немецкой брони неоднократно проводились и в СССР. Остановимся на результатах исследований Мариупольского завода имени Ильича совместно с московским филиалом ЦНИИ-48. Обстрел вырезанных плит производился под углами от нормали 0, 30, 45 и 60°. Для испытаний брони толщиной 40 мм использовалась 45-мм пушка, 60 и 80 мм — 76-мм дивизионная пушка, 80 и 100 мм — 85-мм пушка.

Всего испытаниям подверглась 21 плита. Определялись пределы тыльной прочности (ПТП) и пределы сквозного пробития (ПСП). Результаты испытаний, зафиксированные в отчёте ФНИИ-48, подтвердили вышесказанное по остальным критериям:

Наиболее резкую разницу в значениях ПТП и ПСП плиты толщиной 40 мм показали при испытаниях по нормали. Разница в ПТП составила 82 м/с и ПСП – 55 м/с. Все три плиты имеют практически один и тот же химсостав и твёрдость.

Различная бронестойкость, по-видимому, объясняется качеством термообработки. Плита (кормовая деталь танка «Пантера» №2), показавшая лучшие результаты, имела волокнистый разлом, плита №1 (передний наклонный лист крыши танка «Тигр» №2), показавшая средние результаты, имела сухой излом, и плита №1 (кормовая деталь танка «Пантера» №1), показавшая относительно худшие результаты, имела волокнистый излом с мелкой кристаллической сыпью.

Две плиты из трёх, испытанных под углом 0°, имели четыре откола с тыльной стороны, из них один некондиционный (больше четырёх калибров).

Различная бронестойкость плит объясняется химсоставом, толщиной и качеством излома. Плита №2 (нижняя лобовая деталь танка «Пантера» №1), показавшая пониженные значения ПТП и ПСП по сравнению с плитой №6 (нижний лобовой лист танка «Пантера» №2), имеет толщину меньше на 4 мм, относительно худший излом, и содержит меньше углерода при незначительном расхождении в других элементах.

Плита №14 (верхний лобовой наклонный лист корпуса танка «Тигр» №2), расколовшаяся при втором выстреле, отличается от двух предыдущих плит резко повышенным содержанием углерода (0,57%), меньшим содержанием хрома и никеля, отсутствием молибдена и качеством излома — мелкокристаллический излом.

Причиной раскола нужно считать неудачный химсостав (высокий углерод и низкое содержание легирующих примесей) при отсутствии волокна в изломе.

Все семь плит при испытании по нормали раскололись, за исключением плиты №20, давшей трещины. На этих плитах отчётливо выявилось влияние химсостава и качества термообработки. [При испытании] на стойкость брони плиты №15, 16 и 17 (верхний правый борт танка «Тигр» №2), легированные хромом и не содержащие никель, раскололись при первом и втором попаданиях.

Плиты №18 и 19 (верхний левый борт танка «Тигр» №2), содержащие примерно то же количество хрома при наличии никеля, раскололись после третьего или четвёртого попадания. Плита №18 (испытывалась под углом 30°) и плита №20 (кормовой лист корпуса танка «Тигр» №2), содержащие по сравнению с плитами №18 и 19 относительно меньшее количество углерода и хрома, но больше никеля, имели после 3-го и 4-го попадания трещины.

Плита №3 (верхняя лобовая деталь танка «Пантера» №1), одинаковая по химсоставу с плитами №15, 16 и 17, раскололась при первом попадании из 76-мм пушки.

Плиты №18 и 19 содержали никель и при твёрдости 3,6–3,7 [в советских отчётах для обозначения твёрдости используется диаметр отпечатка. Диаметр шарика 10 мм, нагрузка 3000 кг — прим. автора] имели мелкокристаллический излом, все остальные плиты без никеля и с никелем с твёрдостью 3,5–3,6 имели волокнистый излом с кристаллической сыпью по всему сечению. С тыльной стороны плиты №15 и 16 имели кондиционные отколы».

Испытания плит толщиной 100 мм не дали каких-либо результатов, т.к. первая плита раскололось после второго попадания, а вторая плита дала множество трещин уже после первого. Общие выводы по результатам снарядных испытаний были следующими:

«1. Бронестойкость брони толщиной 40 мм выше установленной техническими условиями бронестойкости отечественной брони той же толщины.

2. Бронестойкость брони толщиной 60 мм примерно равна установленной ТУ бронестойкости отечественной брони той же толщины, но несколько ниже бронестойкости брони завода имени Ильича. Сравнительно неплохую бронестойкость имеет броня низкой твёрдости толщиной 83–84 мм.

3. Немецкая броня толщиной 40, 83 и 100 мм склонна к хрупким поражениям, особенно броня 83 мм.

4. Немецкая броня толщиной 40 и 60 мм средней твёрдости, а также броня толщиной 83–84 мм низкой твёрдости обладает хорошей живучестью. Броня толщиной 82 мм средней твёрдости и толщиной 100 мм средней и низкой твёрдости имеет низкую живучесть.

5. Подтверждается общая закономерность, установленная в отечественном бронепроизводстве — зависимость хрупких разрушений от вида излома».

Те же самые закономерности были установлены и при исследовании брони танка Tiger Ausf. B — неудовлетворительное качество излома и возрастание процента хрупких поражений с увеличением толщины брони. Для испытаний бронестойкости использовались 80-мм плиты с бортов танка и 150-мм верхняя лобовая деталь. Из-за отсутствия отечественных плит равноценной толщины использовались 90-мм плиты с бортов ИС-2 и 160-мм нижняя лобовая плита опытного танка Объект 701. В результатах испытаний значится практически равноценная стойкость отечественной и немецкой брони — с оговоркой, что очевидным преимуществом отечественной брони является значительно большая вязкость.

В целом становится понятно, что принятая в Германии система контроля качества не смогла обеспечить производство катаной брони должного уровня. Большой разброс по твёрдости, химическому составу и особенно по качеству излома в пределах даже одной машины не позволяли полноценно использовать удовлетворительную бронестойкость на протяжении всего периода выпуска.

Автор благодарит Алексея Макарова и Юрия Пашолока за помощь в подготовке материала. Следующая статья будет посвящена производству корпусов и башен, а также сборке танков Panther, Tiger Ausf. E и Tiger Ausf. B.

1. German Rolled Armor. Combined Intelligence Objectives Sub-Committee, 1945
2. Отчёт НИИ-48 об изучении заграничного бронекорпусного производства, 1945 (РГАЭ)
3. Отчёт ФНИИ-48 по исследованию брони немецких танков, 1945 (РГАЭ)
4. Вестник танковой промышленности // М.: Наркомтрансмаш — 1945 — №1
5. Вестник танковой промышленности // М.: Наркомтрансмаш — 1945 — №9
6. Вестник танковой промышленности // М.: Наркомтрансмаш — 1945 — №10–11
7. Материалы ЦАМО РФ

Источник

Видео-гайд: Катанная сталь что это такое

---