Металеві броньові матеріали

Визначення і загальна характеристика

МЕТАЛЕ́ВІ БРОНЬОВІ́ МАТЕРІА́ЛИ  — заліза сплави, титану сплави, а також сплави низки інших металів, леговані домішками, що мають здатність забезпечувати захист від дій куль, снарядів та інших засобів ураження та руйнування. Залежно від призначення в броньові сталі додають марганець, кремній, хром, нікель, молібден, ванадій, вольфрам, уран та ін. метали, мінерали і сполуки. Від сучас. засобів ураження техніку захищають багатофункціонал. комбінов. бронею. Захисна конструкція може складатися з маскувал. покриття, аморф. шару, керам. елементів, гомоген. або гетероген. броньової сталі, стекол з вуглец. волокнами, протиелектрон. і протиосколк. елементів. З метою зменшення уразливості танків рівень захисту підвищують унаслідок нанесення легкого керам. покриття на порівняно тонку сталеву чи алюмінієву броню. Більш легкі броньові щити для артилер. гармат виготовляють з титан. сплавів, яким властива висока питома міцність, що особливо є цінним для створення засобів індивідуал. захисту. Найкращим матеріалом для виготовлення бронежилетів є сплав титану ВТ23 з алюмінієм (4,5 %), молібденом (2 %), ванадієм (4,5 %), хромом (1,2 %) і залізом (0,6 %). До броньових матеріалів належать сплави на основі алюмінію з вмістом магнію та цинку (2–6 %) і марганцю, міді, скандію або цирконію (десяті частки %). До М. б. м. зараховують також деякі композиц. матеріали з метал. матрицею. Для створення броньових матеріалів нині використовують пластмаси та кераміку. Для військ. цілей М. б. м. виготовляють у вигляді лист. прокату, катаних і катано-кованих плит, кованих і литих виробів. У промисловості М. б. м. застосовують у вигляді стрічок, дроту (напр., для захисту електр. кабелів), литих плит або наплавлених шарів (внутр. поверхні рудоперемелюв. млинів, ковшів екскаваторів, кузовів самоскидів тощо). Засоби з металів для захисту почали створювати водночас з виготовленням зброї з бронзи, а потім і заліза. Технології виробництва в майстернях і на підприємствах підбирали емпірично, якість броні залежала від досвіду й інтуїції майстрів. Перші М. б. м. не мали стабільно високої якості. У 2-й пол. 19 ст. розгорнуто будівництво бронекораблів і сталевих гармат. 1866–68 Д. Чернов уперше у світі встановив, що при зміні температури в сталі відбуваються поліморфні перетворення; розробив технології отримання високоякіс. гармат. стволів, бронебій. снарядів; створив діаграми стану залізо–вуглець, що знайшло використання й у М. б. м.

Наприкінці 1920-х рр. у СРСР осн. виробниками М. б. м. були Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча (нині Донец. обл.), Іжор. (Ленінград, нині С.-Пе­тербург) і Кулебак. (Нижегород. обл., РФ) металург. заводи, однак якість продукції була низькою, що впливало й на якість танків та ін. зброї. Вдалися до запозичення конструкції та технології виробництва М. б. м. за кордоном: нім. фірми «Рейнметал» і Круппа передали в СРСР технології виробництва спец. сталей. Наприкінці 1930-х рр. у світ. танкобудуванні почали застосовувати протиснаряд. бронювання. М. б. м. задовіл. якості розробили на Іжор. і Маріуп. металург. заводах. У 1930-х рр. випуск сталевої броні розпочато на Запоріз. металург. комбінаті та в металург. цехах Харків. і Новокраматор. (нині Донец. обл.) заводів. Водночас у різних країнах на­уковці та технологи працювали над вирішенням проблем виготовлення товстолист. броні для потреб військ. суднобудування. Якість товстого листа залежала від щільності в середині великоваг. виливки. А. Точинський запропонував з великої висоти зливати шлак у ківш разом зі сталлю, унаслідок чого вдалося домогтися рівномір. розподілу домішок. Ін. проблемою було отримання тонкої броні без додатк. терміч. оброблення. Наприкінці 1930-х рр. у ВНДІ авіац. матеріалів (Москва) С. Кишкін і М. Скляров уперше у світі створили гомогенну сталеву броню з високою стійкістю при самозакалюванні на повітрі та при штампуванні. Відтоді стало можливим виготовлення деталей склад. аеродинаміч. контурів. Від кін. 1930-х рр. танки Т-34 в Особливому КБ заводу № 183 у Харкові (М. Кошкін, О. Морозов, М. Кучеренко) та в Особливому КБ Кіров. заводу в Ленінграді (Ж. Котін) проектували з врахуванням підвищеної якості броньових листів. 1938 у Маріуполі розпочато виробництво литих танк. башт. З поч. 2-ї світової вій­ни активізувалося питання виробництва високоякіс. М. б. м. Одним з найскладніших завдань металургів було виготовлення феросплавів для виробництва броньових та ін. високоякіс. сталей. У всьому світі, зокрема й у СРСР, ферохром виплавляли тільки в електропечах, а їх було мало. Укр. учені вперше у світі розробили технологію виплавлення феромарганцю, ферохрому та феросиліцію у великих домен. печах і повністю забезпечили сталеплавильників необхід. сировиною. Випуск високоякіс. броньової сталі, що розробили у відділі металургії сталі Інституту чорної металургії АН УРСР (був евакуйований у м. Свердловськ, нині Єкатеринбург, РФ) під керівництвом М. Доброхотова, налагодили на 16-ти заводах. П. Ємельяненко створив нову технологію виробництва труб для артилер. стволів. Під керівництвом І. Францевича розробили нові металокерам. сплави. Впровадження нових технологій М. б. м. фахівцями Маріуп. металург. комбінату — виплавлення броньової сталі монопроцесом у великовантаж. мартенів. печах і вальцювання броньових листів на найпотужнішому в СРСР блюмінгу «4500» — в декілька разів збільшило випуск продукції. У роки евакуації комбінат «Криворіжсталь» виплавив бл. 30 % всієї броні для танк. промисловості. Загалом устаткування, переміщене на тер. РФ, стало основою для випуску М. б. м. на 26-ти металург. підприємствах. На поч. 2-ї світової вій­ни в Німеччині, США, СРСР та ін. країнах знач. уваги почали надавати зварюванню броні. Товсті броньові плити танків вдавалося зварювати лише вручну багатошар. швами. 1942 вперше у світі в Інституті електрозварювання АН УРСР (на евакуації діяв у м. Нижній Тагіл Свердлов. обл.) під керівництвом Є. Патона був створ. спосіб дугового автоматичного зварювання броньових сталей. Наприкінці 1944 броньові конструкції зварювали під флюсом на 52-х рад. заводах. 1945 для заміни клепання при спорудженні кораблів ВМФ СРСР в Інституті електрозварювання АН УРСР, Центр. НДІ технології суднобудування (Ленінград) та ін. наук. установах (В. Дятлов, Г. Петров, Ф. Бенуа) були розроб­лені технології автомат. зварювання під флюсом корпус. сталей підвищеної міцності та великої товщини, формування суцільно­звар. корпусів з броньових плит. Перший суцільнозвар. крейсер збудували 1950 у Миколаєві.

1952–58 в Україні вперше у світі освоєно електрошлак. технології. Фахівці Інституту електрозварювання АН УРСР розробили технологію, дроти та флюс (з нікелем і хромом, до 1 % титану) для зварювання бронеконструкцій з кремнемарганцевомолібден. і хромонікельмолібден. сталей товщиною до 100 мм, що значно підвищило броне­стійкість корпусів і зварно-литих башт танків Т-54, -55, -10М, -62, -64, -72 і -80. Електрошлак. переплав у М. б. м. впровадили на Харків. заводі ім. В. Малишева, Маріуп. заводі ім. Ілліча, Омському маш.-буд. заводі, «Уралвагонзаводі» (обидва — РФ; А. Макара, В. Мусіяченко, В. Кир’яков, Б. Кушніренко). У 2-й пол. 20 ст. знач. обсяг матеріалознав. і технол. робіт із М. б. м. здійснено в Інститутах проблем матеріалознавства, електрозварювання, чорної металургії, газу АН УРСР, у галуз. НДІ, ВНЗах і завод. лаб. під керівництвом М. Доброхотова, В. Васильєва, К. Ващенка, Г. Самсонова та ін. У серед. 1980-х рр. в Інституті електрозварювання АН УРСР удосконалено спосіб виробництва товстолист. сталі, запропонований 1930 М. Гудцовим на Маріуп. металург. заводі. Армована квазімонолітна сталь без зміни системи легування при зменшенні вмісту вуглецю має добру зварюваність і підвищену в’язкість. Нині широко застосовують алюмінієві сплави для виготовлення суден на повітр. подушках, патрул. катерів тощо. 1980 в Інституті електрозварювання АН УРСР розробили нові технології автоматич. дугового зварювання броні на основі алюмінієвого сплаву товщиною до 100 мм. Легкі та середні танки з дном із алюмінієвої броні виготовляли на Волгогр. і Курган. маш.-буд. заводах (обидва — РФ). При рівномас. варіанті жорсткість дна збільшувалася у декілька разів. Для отримання композит., зокрема й багатошар. і біметал., заготовок і виробів розроблені електрошлак. наплавлення, електрошлак. зварювання та електрошлак. переплав, що відрізняються від ін. способів універсальністю й ефективністю. Підпр-ва Дніпропетровська, Запоріжжя, Маріуполя, Донецька та ін. були полігонами, де вперше у світі випробовували інновац. розроблення М. б. м. на засадах електрошлак., електронно-променевого та плазмово-дугового переплавів.

Завантажити статтю