포병에 관해 사람들의 첫 번째 생각은 대개 사거리와 파괴력입니다. 하지만 고려해야 할 사람은 거의 없습니다. 어떻게 그 가느다란 총열이 계속해서 발사되는 동안 수천도의 온도와 수백 메가파스칼의 압력을 견딜 수 있을까요?
답은 단 하나의 개념, 즉 포신의 재질에 있습니다.
PLA의 새로운 포병이 해발 4,400m 고원에서 극한{0}범위 타격 훈련을 실시합니다(사진)|중국_시나군사_시나닷컴
포병의 발사 속도, 사거리 및 수명은 포신에 사용되는 강철 유형에 따라 크게 달라집니다.
I. 목재에서 포강까지: 배럴의 진화
포병은 명나라부터 존재했지만, 최초의 통은 강철이 아닌 나무로 만들어졌습니다.
아시다시피-초기 통은 나무로 만들어졌습니다. 물론 그 시대의 화약은 폭발력이 부족해서 나무가 버티기 힘들 정도였습니다. 화약이 더욱 강력해짐에 따라 목재는 부적절하다는 것이 입증되어 주철로 전환되었습니다. 주철은 가격이 저렴했지만 부서지기 쉬웠기 때문에 배럴 파열이 흔히 발생했습니다. 나중에 청동이 사용되었습니다. 좋은 인성을 제공했지만 너무 부드러워서 몇 번만 발사해도 배럴이 마모될 수 있었습니다.
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제강 기술이 성숙된 현대에 와서야 비로소 특수 포강이 사용되기 시작했습니다.
목재에서 총강으로의 전환은 수세기에 걸친 시행착오를 의미합니다. 오늘날의 포강은 포병용으로 특별히 설계된 특수 합금입니다.
II. 배럴 내부에서는 무슨 일이 일어나는가?
총신이 왜 그렇게 특별한지 이해하려면 먼저 총신 내부의 상태를 살펴봐야 합니다.
포탄이 발사되는 순간, 타는 화약은 3000도가 넘는 온도와 300메가파스칼(MPa)이 넘는 압력을 발생시킨다. 실용적인 측면에서 이는 무엇을 의미합니까? 300MPa는 제곱센티미터당 3톤의 무게를 지탱하는 것과 같습니다.
더욱 놀라운 것은 이 모든 일이 수천분의 1초 안에 일어난다는 사실입니다.
일반적인 강철은 그러한 조건에서 완전히 녹거나 변형되거나 부서질 것입니다. 그러나 건강은 영구 변형 없이 주변 온도와 고온(300~450도)에서 충분한 강도를 유지해야 합니다. III. 건스틸에 대한 6가지 주요 지표
총강은 어떤 특정 요구 사항을 충족해야 합니까? 그것들은 여섯 가지로 요약될 수 있습니다:
첫째, 충분한 강도입니다. 상온뿐만 아니라 300도에서 450도 사이의 중간 온도에서도 강성을 유지해야 합니다. 추진제 가스는 총신을 즉시 섭씨 수백도, 심지어는 천도 이상으로 가열할 수 있습니다. 강도가 부족하면 즉각적인 실패로 이어질 수 있습니다.
둘째, 인성이 좋다. 인성은 상온뿐 아니라 영하 40도에 이르는 극저온에서도 기준을 충족해야 한다. 그렇지 않으면 겨울에 총을 발사하면 상대적으로 낮은 응력에도 총신이 부러질 수 있습니다.
셋째, 마모 및 절삭 저항. 추진제 가스는 화학적으로 부식성이 매우 높으며,-발사체와 보어 벽 사이의 고속 마찰로 인해 총신 내부가 지속적으로 "스크래핑되고 그을려"집니다.
넷째, 높은 템퍼링 온도. 총신의 내부 응력을 완전히 완화하고 지연된 고장을 방지하려면 총강의 템퍼링 온도가 500도를 초과해야 합니다.
다섯째, 제조성이 좋다. 총포 생산은 단지 실험실에서 단일 제품을 만드는 것이 아닙니다. 안정적인 대규모-제조 역량이 필요합니다.
여섯째, 독자적인 대량생산이다. 이는 말할 필요도 없이-중요한 순간에는 다른 사람에게 공급을 의존할 수 없습니다.
처음 4개 포인트는 성능 기준을 나타내고, 다섯 번째는 경제적 고려 사항, 여섯 번째는 보안 기준을 나타냅니다.
IV. 건스틸에는 어떤 "성분"이 들어가나요?
현대의 총강은 주로 니켈-크롬-몰리브덴-바나듐(Ni-Cr-Mo-V) 합금 시스템을 기반으로 합니다. 간단히 말하면, 강철에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐과 같은 합금 원소를 첨가하여 일반 강철을 우수한 소재로 변화시키는 것입니다.
탄소: 0.25%~0.60% 범위의 함량으로 중-탄소강 범주에 속합니다. 탄소 함량이 높을수록 담금질을 통해 강철이 더 쉽게 경화되어 강도와 내마모성이 향상됩니다.
니켈: 우리나라에서는 상대적으로 희귀한 전략물자. 니켈은 총강의 충격 인성과 경화성을 크게 향상시킵니다. 일반적으로 니켈 함량이 높을수록 성능이 향상됩니다. 결과적으로 니켈 함량은 총강 등급 지정-(예: PCrNi1MoV 및 PCrNi3MoV)에서 명시적으로 강조됩니다.
크롬: 어느 정도 내마모성을 제공하면서 경화성과 강도를 향상시킵니다. 일반 40Cr 합금강은 이미 우수한 특성을 자랑하고 있으며, 총강에서도 크롬이 중추적인 역할을 하고 있습니다. 몰리브덴: 특히 깨지기 쉬운 성질을 목표로 합니다. 총강에는 적절한 몰리브덴 함량이 필수적입니다.
바나듐(Vanadium): 입자 크기를 미세화하면서 강도와 안정성을 높이는 개질제입니다. 57식 대공포를 생산하는 동안 중국 엔지니어들은 창의적으로 바나듐을 사용하여 니켈 소비를 줄이고 PCrNi1MoV 합금을 개발하여{4}}더 적은 수의 전략 재료를 사용하면서 규정을 준수하는 포강을 생산했습니다.
V. 강철 속에 숨겨진 세 명의 '킬러'
총강의 적은 외부-고온-, 고압-추진 가스-의 형태로 존재하지만 내부에도 존재합니다. 강철에는 세 가지 유해한 요소가 숨어 있습니다. 그들에 대한 사소한 감독은 총신을 쓸모 없게 만들 수 있습니다.
수소:-제1의 킬러입니다. 수소는 강철 내에서 격자간 고용체를 형성합니다. 농도가 용해도 한계를 초과하면 금속 구조의 미세한 공극으로 확산됩니다. 스트레스를 받으면 입내 취성 파괴-가 발생하는데, 이는 '수소 취성'으로 알려진 현상입니다.
수소 취성은 얼마나 파괴적인가? 강철의 세로 단면에 타원형의 은빛-회색 '백색 반점'이-나타나는 반면, 가로 단면에는 미세한 균열 덩어리가 나타나-강의 매트릭스를 효과적으로 파괴합니다. 가소성 지표가 급락하고 심한 경우 면적 감소가 0에 가까워집니다. 이 상태의 총신은 발사 시 폭발하기 쉽습니다.
좋은 소식은 온도가 떨어지면 강철의 수소 용해도가 감소한다는 것입니다. 제어된 느린 냉각은 효과적으로 수소를 제거할 수 있습니다.
인: 차가운 취성을 유발합니다. 용강이 응고됨에 따라 인은 -Fe 상에만 용해됩니다. 온도가 낮아지면 과도한 인이 Fe₃P로 석출되어 가소성과 인성이 크게 감소합니다.
황: 뜨거운 취성을 유발합니다. 황은 FeS 또는 MnS로 강철에 존재합니다. 단조품을 1150~1250도까지 가열하면 결정입계의 FeS가 녹아 금속에 즉시 균열이 발생합니다.
6. 건스틸에는 "ID 카드"가 있습니다
우리나라에는 총강에 대한 명확한 기준이 있습니다. 이전 표준은 YB475-93(금속공업부 표준)으로 화학 성분에 따라 철강을 10개 등급으로 분류합니다. 현재 표준은 GJB 1220A-2008(국가 군사 표준)입니다.
모든 포신에 대해 특정 강철 등급, 화학 성분 및 성능 특성이 완전히 문서화되고 추적 가능합니다. 이는 단순히 고품질 강철을 사용하여 달성할 수 있는 것이 아닙니다.-
Ⅶ. 총신의 탄생은 당신이 상상하는 것보다 훨씬 더 복잡합니다.
총포강을 원료 광석에서 완제품으로 변환하는 과정에는 제련, 단조, 열처리, 기계 가공을 포함한 일련의 공정이 포함됩니다. 어떤 단계에서든 약간의 오류가 발생하면 전체 배럴이 쓸모없게 될 수 있습니다.
적격 총신은 고온, 엄청난 압력, 높은 속도, 빠른 발사 주기 등의 극한 조건에서 수백 또는 수천 번의 반복 충격을 견뎌야 합니다.{0}}
일반 기계 장비는 전체 서비스 수명 동안 이러한 작동 조건을 겪지 않습니다.
따라서 다음 번에 포격 장면을 볼 때 잠시 생각해 보십시오. 평범해 보이는 강철 튜브 뒤에는 재료 과학, 야금 및 제조 기술 발전의 정점이 놓여 있습니다. 그것이 견딜 수 있는 것은 단지 하나의 껍질이 아니라 물질적 능력의 한계를 뛰어넘기 위한 수백 년에 걸친-인간의 탐구입니다.
