Cuando se trata de artillería, lo primero que piensa la gente suele ser el alcance y el poder destructivo. Sin embargo, pocos se detienen a considerar: ¿cómo resiste ese delgado cañón temperaturas de miles de grados y presiones de cientos de megapascales, mientras dispara bala tras bala?
La respuesta está en un único concepto: el material del cañón del arma.
La nueva artillería del EPL realiza ejercicios de ataque-de alcance extremo en una meseta a una altitud de 4.400 metros (Foto)|China_Sina Military_Sina.com
La velocidad de disparo, el alcance y la longevidad de una pieza de artillería dependen en gran medida del tipo de acero utilizado para su cañón.
I. De la madera al acero para armas: la evolución del cañón
La artillería existe desde la dinastía Ming, pero los primeros cañones estaban hechos de madera, no de acero.
Has leído bien-los primeros barriles eran de madera. Por supuesto, la pólvora de esa época carecía de poder explosivo, por lo que la madera apenas podía resistir. A medida que la pólvora se volvió más poderosa, la madera resultó inadecuada, lo que llevó a cambiar al hierro fundido. El hierro fundido era barato pero frágil, lo que hacía que las explosiones de cañón fueran un riesgo común. Posteriormente se utilizó el bronce; Si bien ofrecía buena dureza, era demasiado blando, lo que significaba que los cañones se desgastaban después de sólo unos pocos disparos.
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No fue hasta los tiempos modernos, con la maduración de la tecnología de fabricación de acero, que finalmente se empezó a utilizar el acero especializado para armas.
La transición de la madera al acero para armas representa siglos de prueba y error. El acero para armas actual es una aleación especializada diseñada específicamente para artillería.
II. ¿Qué pasa dentro del barril?
Para entender qué hace que el acero para armas sea tan especial, primero debemos observar las condiciones dentro del cañón.
En el momento en que se dispara un proyectil, la pólvora ardiendo genera temperaturas superiores a los 3.000 grados y presiones superiores a los 300 megapascales (MPa). ¿Qué significa eso en términos prácticos? 300 MPa equivalen a soportar un peso de 3 toneladas por centímetro cuadrado.
Aún más desalentador es el hecho de que todo esto ocurre en unas pocas milésimas de segundo.
El acero común se derretiría, deformaría o rompería en tales condiciones. El acero para armas, sin embargo, debe mantener una resistencia suficiente tanto a temperatura ambiente como elevada (300 a 450 grados) sin sufrir deformaciones permanentes. III. Seis métricas clave para el acero para armas
¿Qué requisitos específicos debe cumplir el acero para armas? Se pueden resumir en seis puntos:
Primero, fuerza suficiente. Debe permanecer fuerte no sólo a temperatura ambiente sino también a temperaturas intermedias que oscilan entre 300 y 450 grados. Los gases propulsores pueden calentar instantáneamente el cañón del arma a cientos o incluso más de mil grados Celsius; Una fuerza insuficiente conduciría al fracaso inmediato.
En segundo lugar, buena dureza. La dureza debe cumplir con los estándares no sólo a temperatura ambiente sino también a temperaturas bajas tan extremas como -40 grados. De lo contrario, disparar el arma en invierno podría hacer que el cañón se rompiera bajo una tensión relativamente baja.
En tercer lugar, resistencia al desgaste y a la ablación. Los gases propulsores son altamente corrosivos químicamente y la fricción a alta-velocidad entre el proyectil y la pared del orificio significa que el interior del cañón se "raspa y quema" constantemente.
Cuarto, alta temperatura de templado. La temperatura de templado del acero para armas debe exceder los 500 grados para aliviar completamente las tensiones internas en el cañón y evitar fallas retardadas.
Quinto, buena capacidad de fabricación. La producción de acero para armas no se trata sólo de crear una sola pieza en un laboratorio; requiere capacidades de fabricación estables y a gran-escala.
Sexto, producción en masa independiente. No hace falta decir que-en momentos críticos, no puedes depender de otros para el suministro.
Los primeros cuatro puntos representan la base para el desempeño, el quinto es una consideración económica y el sexto es una base para la seguridad.
IV. ¿Qué "ingredientes" forman parte del acero para armas?
El acero para armas moderno se basa predominantemente en el sistema de aleación de níquel-cromo-molibdeno-vanadio (Ni-Cr-Mo-V). En pocas palabras, se añaden al acero elementos de aleación como níquel, cromo, molibdeno y vanadio, transformando el acero ordinario en un material superior.
Carbono: con un contenido que oscila entre el 0,25 % y el 0,60 %, entra en la categoría de acero al carbono medio-. Un mayor contenido de carbono hace que el acero sea más fácil de endurecer mediante enfriamiento, lo que da como resultado una mayor resistencia y resistencia al desgaste.
Níquel: Un material estratégico relativamente escaso en mi país. El níquel mejora significativamente la tenacidad al impacto y la templabilidad del acero para armas; generalmente, un mayor contenido de níquel produce un mejor rendimiento. En consecuencia, el contenido de níquel se resalta explícitamente en las designaciones de grados de acero para armas-por ejemplo, PCrNi1MoV y PCrNi3MoV.
Cromo: Mejora la templabilidad y la resistencia al tiempo que proporciona cierto grado de resistencia a la ablación. El acero de aleación 40Cr común ya cuenta con excelentes propiedades, y el cromo también juega un papel fundamental en el acero para armas. Molibdeno: Se dirige específicamente a la fragilidad del temperamento. Un contenido adecuado de molibdeno es esencial en el acero para armas.
Vanadio: un modificador que mejora la resistencia y la estabilidad al mismo tiempo que refina el tamaño del grano. Durante la producción del cañón antiaéreo Tipo 57, los ingenieros chinos utilizaron creativamente vanadio para reducir el consumo de níquel y desarrollaron la aleación PCrNi1MoV-, produciendo así acero para armas compatible y utilizando menos materiales estratégicos.
V. Tres "asesinos" escondidos dentro del acero
Los enemigos del acero para armas existen no sólo externamente-en forma de gases propulsores de alta-temperatura y alta-presión-sino también internamente. Tres elementos nocivos se esconden dentro del acero; el más mínimo descuido sobre ellos puede inutilizar el cañón de un arma.
Hidrógeno: el asesino número-uno. El hidrógeno forma una solución sólida intersticial dentro del acero; una vez que su concentración excede el límite de solubilidad, se difunde en huecos microscópicos en la estructura metálica. Bajo estrés, esto conduce a una fractura frágil transgranular-un fenómeno conocido como "fragilización por hidrógeno".
¿Qué tan devastadora es la fragilización del hidrógeno? Aparecen "puntos blancos" elípticos de color gris plateado-en la sección transversal-longitudinal del acero, mientras que grupos de finas grietas emergen en la sección transversal-transversal, destruyendo efectivamente la matriz del acero. Las métricas de plasticidad caen en picado y, en casos graves, la reducción del área se acerca a cero. El cañón de un arma en estas condiciones corre el riesgo de explotar al disparar.
La buena noticia es que la solubilidad del hidrógeno en el acero disminuye a medida que baja la temperatura; El enfriamiento lento controlado puede eliminar eficazmente el hidrógeno.
Fósforo: Provoca fragilidad por frío. A medida que el acero fundido se solidifica, el fósforo se disuelve sólo en la fase -Fe; a medida que desciende la temperatura, el exceso de fósforo precipita como Fe₃P, lo que reduce significativamente la plasticidad y la tenacidad.
Azufre: Provoca fragilidad por calor. El azufre existe en el acero como FeS o MnS; Cuando las piezas forjadas se calientan entre 1150 y 1250 grados, el FeS en los límites de los granos se funde, lo que provoca que el metal se agriete inmediatamente.
VI. Gun Steel tiene una "tarjeta de identificación"
Mi país tiene normas claras para el acero para armas. La norma más antigua es la YB475-93 (una norma del Ministerio de Industria Metalúrgica), que clasifica el acero en diez grados según su composición química. El estándar actual es GJB 1220A-2008 (un estándar militar nacional).
Para cada cañón de arma, el grado de acero específico, la composición química y las características de rendimiento están completamente documentados y son rastreables. Esto no es algo que pueda lograrse simplemente utilizando cualquier acero de alta-calidad.
VII. El nacimiento del cañón de una pistola es mucho más complejo de lo que imagina.
Transformar acero para armas a partir de mineral en bruto en un producto terminado implica una serie de procesos, que incluyen fundición, forja, tratamiento térmico y mecanizado. Un pequeño error en cualquier etapa podría inutilizar todo el cañón.
El cañón de un arma calificado debe soportar cientos o incluso miles de impactos repetidos en condiciones extremas-caracterizadas por altas temperaturas, inmensas presiones, altas velocidades y ciclos de disparo rápidos.
Los equipos mecánicos ordinarios nunca encontrarán tales condiciones de funcionamiento durante toda su vida útil.
Entonces, la próxima vez que vea imágenes de disparos de artillería, tómese un momento para reflexionar: detrás de ese tubo de acero aparentemente ordinario se encuentra la culminación de los avances en la ciencia de los materiales, la metalurgia y la tecnología de fabricación. Lo que resiste no es simplemente un caparazón, sino la búsqueda humana de siglos-para superar los límites de las capacidades materiales.
