Lorsqu'il s'agit d'artillerie, les premières pensées des gens se tournent généralement vers la portée et la puissance destructrice. Pourtant, rares sont ceux qui se posent la question : comment ce canon mince peut-il résister à des températures de plusieurs milliers de degrés et à des pressions de plusieurs centaines de mégapascals, tout en tirant coup après coup ?
La réponse réside dans un seul concept : le matériau du canon de l’arme.
La nouvelle artillerie de l'APL effectue des exercices de frappe à extrême-portée sur un plateau à une altitude de 4 400 mètres (Photo)|China_Sina Militaire_Sina.com
La cadence de tir, la portée et la longévité d'une pièce d'artillerie dépendent en grande partie du type d'acier utilisé pour son canon.
I. Du bois à l’acier : l’évolution du canon
L'artillerie existe depuis la dynastie Ming, mais les premiers canons étaient en bois et non en acier.
Vous avez bien lu -les premiers tonneaux étaient en bois. Bien sûr, la poudre à canon de cette époque manquait de puissance explosive, le bois pouvait donc à peine tenir le coup. À mesure que la poudre à canon devenait plus puissante, le bois s'est avéré insuffisant, ce qui a conduit à l'adoption de la fonte. La fonte était bon marché mais fragile, ce qui faisait que l'éclatement du baril était un risque courant. Plus tard, le bronze fut utilisé ; bien qu'il offrait une bonne ténacité, il était trop mou, ce qui signifiait que les canons s'usaient après seulement quelques tirs.
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Ce n'est que dans les temps modernes, avec la maturation de la technologie de fabrication de l'acier, que l'acier spécialisé pour armes à feu a finalement été utilisé.
La transition du bois à l’acier pour armes à feu représente des siècles d’essais et d’erreurs. L’acier pour armes à feu d’aujourd’hui est un alliage spécialisé spécialement conçu pour l’artillerie.
II. Que se passe-t-il à l’intérieur du baril ?
Pour comprendre ce qui rend l’acier pour armes à feu si spécial, nous devons d’abord examiner les conditions à l’intérieur du canon.
Au moment où un obus est tiré, la poudre à canon en feu génère des températures dépassant 3 000 degrés et des pressions dépassant 300 mégapascals (MPa). Qu’est-ce que cela signifie concrètement ? 300 MPa équivaut à supporter un poids de 3 tonnes par centimètre carré.
Ce qui est encore plus intimidant est le fait que tout cela se produit en quelques millièmes de seconde.
L’acier ordinaire fondrait, se déformerait ou se briserait carrément dans de telles conditions. L'acier à canon, cependant, doit conserver une résistance suffisante à la fois aux températures ambiantes et élevées (300 degrés – 450 degrés) sans subir de déformation permanente. III. Six indicateurs clés pour Gun Steel
À quelles exigences spécifiques l’acier pour armes à feu doit-il répondre ? Ils peuvent être résumés en six points :
Premièrement, une force suffisante. Il doit rester solide non seulement à température ambiante mais également à des températures intermédiaires allant de 300 degrés à 450 degrés. Les gaz propulseurs peuvent chauffer instantanément le canon de l'arme à des centaines, voire à des milliers de degrés Celsius ; une résistance insuffisante entraînerait un échec immédiat.
Deuxièmement, une bonne ténacité. La robustesse doit répondre aux normes non seulement à température ambiante, mais également à des températures aussi basses que -40 degrés. Sinon, tirer avec l'arme en hiver pourrait provoquer la rupture du canon sous une contrainte relativement faible.
Troisièmement, la résistance à l'usure et à l'ablation. Les gaz propulseurs sont hautement corrosifs chimiquement et la friction à grande vitesse entre le projectile et la paroi de l'alésage signifie que l'intérieur du canon est constamment « gratté et brûlé ».
Quatrièmement, température de revenu élevée. La température de revenu de l'acier pour armes à feu doit dépasser 500 degrés pour soulager complètement les contraintes internes du canon et éviter une défaillance retardée.
Cinquièmement, une bonne fabricabilité. La production d'acier pour armes à feu ne consiste pas seulement à créer une seule pièce en laboratoire ; cela nécessite des capacités de fabrication stables et à grande échelle.
Sixièmement, une production de masse indépendante. Cela va sans dire-dans les moments critiques, vous ne pouvez pas compter sur les autres pour l'approvisionnement.
Les quatre premiers points représentent la base de référence pour la performance, le cinquième est une considération économique et le sixième est une base de référence pour la sécurité.
IV. Quels « ingrédients » entrent dans la composition de Gun Steel ?
L'acier pour armes à feu moderne est principalement basé sur le système d'alliage nickel-chrome-molybdène-vanadium (Ni-Cr-Mo-V). En termes simples, des éléments d'alliage comme le nickel, le chrome, le molybdène et le vanadium sont ajoutés à l'acier, transformant l'acier ordinaire en un matériau de qualité supérieure.
Carbone : Avec une teneur allant de 0,25 % à 0,60 %, il entre dans la catégorie des aciers à carbone moyen-. Une teneur plus élevée en carbone facilite le durcissement de l'acier par trempe, ce qui se traduit par une plus grande résistance et résistance à l'usure.
Nickel : Un matériau stratégique relativement rare dans mon pays. Le nickel améliore considérablement la résistance aux chocs et la trempabilité de l'acier pour armes à feu ; généralement, une teneur plus élevée en nickel donne de meilleures performances. Par conséquent, la teneur en nickel est explicitement mise en évidence dans les désignations de qualité d'acier pour armes à feu-par exemple, PCrNi1MoV et PCrNi3MoV.
Chrome : Améliore la trempabilité et la résistance tout en offrant un certain degré de résistance à l’ablation. L'acier allié 40Cr ordinaire possède déjà d'excellentes propriétés, et le chrome joue également un rôle central dans l'acier pour armes à feu. Molybdène : cible spécifiquement la fragilité du tempérament. Une teneur adéquate en molybdène est essentielle dans l’acier pour armes à feu.
Vanadium : Un modificateur qui améliore la résistance et la stabilité tout en affinant la taille des grains. Lors de la production du canon anti-aérien Type 57-, les ingénieurs chinois ont utilisé de manière créative le vanadium pour réduire la consommation de nickel, développant l'alliage PCrNi1MoV- produisant ainsi un acier à canon conforme tout en utilisant moins de matériaux stratégiques.
V. Trois « tueurs » cachés dans l'acier
Les ennemis de l'acier à canon existent non seulement à l'extérieur-sous la forme de gaz propulseurs à haute-température et haute-pression-mais aussi à l'intérieur. Trois éléments nocifs se cachent dans l'acier ; le moindre oubli à leur égard peut rendre un canon de fusil inutile.
Hydrogène : le tueur numéro un. L'hydrogène forme une solution solide interstitielle au sein de l'acier ; une fois que sa concentration dépasse la limite de solubilité, elle se diffuse dans les vides microscopiques de la structure métallique. Sous contrainte, cela conduit à une fracture fragile transgranulaire-un phénomène connu sous le nom de « fragilisation par l'hydrogène ».
À quel point la fragilisation par l’hydrogène est-elle dévastatrice ? Des "taches blanches" elliptiques-gris argenté apparaissent sur la section transversale longitudinale-de l'acier, tandis que des groupes de fines fissures émergent sur la section transversale-, détruisant efficacement la matrice de l'acier. Les paramètres de plasticité chutent et dans les cas graves, la réduction de la surface approche zéro. Un canon d'arme dans cet état est susceptible d'exploser lors du tir.
La bonne nouvelle est que la solubilité de l’hydrogène dans l’acier diminue à mesure que la température baisse ; un refroidissement lent contrôlé peut éliminer efficacement l'hydrogène.
Phosphore : provoque une fragilité au froid. À mesure que l'acier fondu se solidifie, le phosphore ne se dissout que dans la phase -Fe ; à mesure que la température baisse, l'excès de phosphore précipite sous forme de Fe₃P, réduisant considérablement la plasticité et la ténacité.
Soufre : provoque une fragilité à chaud. Le soufre existe dans l'acier sous forme de FeS ou de MnS ; Lorsque les pièces forgées sont chauffées à 1 150 – 1 250 degrés, le FeS aux joints de grains fond, provoquant la fissuration immédiate du métal.
VI. Gun Steel a une "carte d'identité"
mon pays a des normes claires pour l'acier pour armes à feu. La norme la plus ancienne est la YB475-93 (une norme du ministère de l'Industrie métallurgique), qui classe l'acier en dix qualités en fonction de sa composition chimique. La norme actuelle est GJB 1220A-2008 (une norme militaire nationale).
Pour chaque canon d'arme à feu, la qualité d'acier spécifique, la composition chimique et les caractéristiques de performance sont entièrement documentées et traçables. Ce n'est pas quelque chose qui peut être réalisé simplement en utilisant n'importe quel acier de haute-qualité.
VII. La naissance d’un canon d’arme à feu est bien plus complexe que vous ne l’imaginez.
La transformation de l'acier à canon du minerai brut en un produit fini implique une série de processus, notamment la fusion, le forgeage, le traitement thermique et l'usinage. Une légère erreur à n’importe quelle étape pourrait rendre l’ensemble du canon inutile.
Un canon d'arme qualifié doit résister à des centaines, voire des milliers d'impacts répétés dans des conditions extrêmes-caractérisées par des températures élevées, des pressions immenses, des vitesses élevées et des cycles de tir rapides.
Les équipements mécaniques ordinaires ne rencontreront jamais de telles conditions de fonctionnement pendant toute leur durée de vie.
Alors, la prochaine fois que vous verrez des images de tirs d’artillerie, prenez un moment pour réfléchir : derrière ce tube d’acier apparemment ordinaire se cache l’aboutissement des progrès de la science des matériaux, de la métallurgie et de la technologie de fabrication. Ce à quoi il résiste, ce n'est pas simplement un simple obus, mais la quête humaine qui dure depuis des siècles pour repousser les limites des capacités matérielles.
