Неизвестный танк часть 3

Неизвестный танк...

(Раздел создан на основании книги "Танк" Военного издательства Министерства Обороны СССР 1954 года, под редакцией

Антонова А.С., Артамонова Б.А., Коробкова Б.М., Магидович Е.И. и других материалах.)

Часть 3

Часть 1

Часть 2

Часть 4

Часть 5

Часть 6

ГЛАВА   ШЕСТАЯ

БРОНЕВАЯ ЗАЩИТА

Броневая защита — одно из основных боевых свойств танка. Со времени появления танка его броневая защита непрерывно

совершенствовалась. Увеличивалась толщина брони, улучшались ее свойства, фоорма корпуса и башни танка изменялась так, чтобы повы­сить их стойкость против снаряда. Все это было вызвано развитием и совершенствованием средств противотанковой борьбы, прежде всего противотанковой артиллерии.

Поэтому, рассматривая свойства брони и броневую защиту танка мы должны будем в эгой главе уделть внимание средствам борьбы про­тив танков и рассмотреть действие этих средств, в первую очередь бро­небойных снарядов, на броню.

БРОНЯ

СВОЙСТВА БРОНИ

Танковая броня изготовляется исключительно из специальной (ле гированиой) стали. Это объясняется тем, что при сравнительно неболь­шой толщине только такая сталь удовлетворяет сложным требованиям, предъявляемым к броне.

Броня должна противостоять огромным ударным нагрузкам. Так, например, 76-мм бронебойный снаряд обладает запасом энергии, кото­рой хватило бы, чтобы поднять десятитонную машину на высоту шести этажного дома. При ударе о броню эта энертия расходуется почти мгно венно,  вследствие чего  развивается громадная  мощность— для  76-мм снаряда до 800 000 л. с. Броня должна отразить или поглотить эту энер­гию (при прямом попадании), не давая сквозного поражения.

Какими же основными свойствами должна обладать броня, чтобы оказаться стойкой против снаряда?

Попробуем выяснить это на  простых примерах.

Медную пятикопеечную монету можно сравнительно легко проколоть иголкой. Для этого иголку нужно вставить в пробку, чтобы она не про­гибалась при ударе, поставить пробку на монету и ударить по иголке молотком. Но та же иголка сломается или затупится, если пытаться про­колоть ею чугунную пластинку. При ударе же молотком медная монета сплющится, а чугунная пластинка от такого удара расколется.

Подобно игле, прокалывающей монету, снаряд, калибр которого не­велик по сравнению с толщиной брони, может только проколоть ее. Чем тверже в этом случае броня, тем лучше она противостоит проколу. Сна­ряд большого калибра проломит хрупкую броню или отколет куски ме­талла с тыльной стороны ее, в то время как в вязкой броне образуются лишь выбоины или вмятины — вязкий материал поглотит энергию сна ряда полностью, не давая пробоины.

Значит, броня должна быть одновременно итвердой и вязкой (не хрупкой). К сожалению, эти два свойства противоречивы: вязкий металл обычно недостаточно тверд, твердый — обычно хрупок. Можно лишь несколько повысить твердость при данной вязкости или, наоборот, при данной твердости немного  увеличить вязкость.

СТРОЕНИЕ СТАЛИ

Более или менее удовлетаорительное сочетание твердости и вяэкостн стали обеспечивается ее составом и термической (тепловой) обработкой, Броневая сталь является разновидностью специальной (легировааной) конструкционной стали, т. е. стали, предназначенной для изготовления деталей различных машин и механизмов. Такое совпадение не является случайным, так как возможно лучшее сочетание твердости и вязкости обязательно и для деталей машин.

Сталь — это сплав железа с углеродом. Несколько десятых долей процента углерода, добавляемые к железу, превращают этот сравни­тельно мягкий и весьма пластичный, тягучий металл в сплав, которому последующая термическая обработка позволяет придать самые разно­образные свойства: сталь одного и того же состава может быть сделана чрезвычайно твердой и хрупкой, но может приобрести и большую вяз­кость при значительном (по сравнению с железом) увеличении твер­дости.

Чтобы понять причины этого, рассмотрим явления, которые проис­ходят в стали при ее нагреве и охлаждении.

Когда сталь расплавлена, в ней нельзя различить частицы железа и углерода, как в соляном растворе неразличимы вода и соль. Мель­чайшие частицы обоих веществ, в данном случае молекулы воды и соли, настолько тесно связаны между собой, что их нельзя разделить меха­ническим способом, например отстаиванием или процеживанием. В этом отношении раствор резко отличается от смеси, какую представляют собой, например, взболтанная в воде глина или смешанное с водой масло.

Раствором является жидкая сталь. В железе, как в воде соль, рас­творен углерод и другие примеси, попадающие в сталь из сырья и топ­лива (например, сера, фосфор) или специально добавляемые при изготов­лении стали для улучшения ее свойств (например, кремний,  марганец).

Если охлаждать расплавленную сталь, то при определенной темпе­ратуре (примерно между 1400 и 1535°Ц, в зависимости от содержания углерода) она застывает и кристаллизуется.

Процесс застывания стали и ее кристаллизация заключаются в том, что атомы железа, расположенные в жидком металле без всякого по­рядка, «выстраиваются» и образуют так называемую кристаллическую решетку, состоящую из огромного количества одинаковых элементарных ячеек. Элементарные ячейки представляют собой, подобно сотам, оди­наковые «по форме и размерам и тесно примыкающие одна к другой про­стые геометрические фигуры. Так, атомы железа в застывшей стали обра­зуют фигуры гранецентрированного куба (рис. 301).

 Рис.301.     Схема ячейки гранецентрированного куба

Каждая элементар­ная ячейка сложена из четырнадцати атомов — восемь в вершинах граней и по одному в центре каждой из шести граней куба. Эти ячейки настолько малы (на длине одного миллиметра их можно разместить свыше двух миллионов), что неразличимы даже в самые сильные современные микроскопы, в том числе и электронные. Лишь специальным методом исследования при помощи рентгеновских лучей можно определить их форму и размеры.

Кристаллизация начинается одновременно во многих точках засты­вающего металла, В результате ее образуетсямножество небольших кристаллов, имеющих неправильную форму вследствие столкновения растущих кристаллов друг с другом. Такие неправильные (неполногранн ные) кристаллы называются зернами. Зерна в металле хорошо разли­чаются под микроскопом (рис, 302) после специальной обра­ботки — шлифовки и травления (обычно в слабом растворе кислоты).

Рис. 302. Причина неоднородности свойств отдельных зерен металла

Травление действует на зер­на неодинаково, и потому они поразному отражают падаю­щий на них свет, как условно показано на рис. 302; вслед­ствие этого под микроскопом отдельные зерна кажутся осве­щенными неодинаково — одни светлее, другие темнее.

Прочность кристаллов в различных направлениях неодинакова. Если бывсе кристаллы были расположены одинаково, то металл обла­дал бы различной прочностью в различных направлениях. Наличие же в куске металла не одного, а десятков и сотен тысяч кристаллов, пло­скости которых наравлены различно, делает свойства литого металла одинаковыми во всех направлениях. Ясно, насколько это существенно для работы детали. Если такое условие не соблюдено и свойства металла в равличных направлениях почему-либо оказываются не одинаковыми, то это приходится учитывать при изготовлении детали.

Итак, первое превращение, происходящее при застывании расплав­ленной стали, заключается в ее кристаллизации: образуются зерна, представляющие собой кристаллы железа с гранецентрированной решеткой. Что же происходит при кристаллизации с углеродом, растворенным в жидкой стали?

Внутри кубика, образуемого атомами железа, есть свободное место. Атом углерода, величина которого меньше величины атома железа, мо­жет занять это место. Тесная связь между атомами обоих веществ со­хранится: углерод окажется растворенным в твердом железе, как он был растворен в жидком. Его нельзя будет не только отделить от железа механическими способами, но и обнаружить под микроскопом. Только рентгеновские лучи покажут, что среди атомов железа вкраплены атомы углерода, которые также занимают строго определенные, хотя и не всесвободные места. Такой твердый рас­твор углерода в железе (имеющем гранецентрированную кристаллическую решетку) называется аустенитом, . Однако превращения в стали на этом не заканчиваются.

Дело в том, что форма кристалли­ческой решетки большинства металлов при остывании не меняется, но немно­гие из них, в том числе железо, пред­ставляют исключение из этого правила. Атомы железа при охлаждении пере­группировываются, образуя новую фи­гуру — объемно-центрированный куб, сложенный из девяти атомов в каж­дой ячейке (рис, 303).

Рис. 303.   Схема ячейки объемноцентрированного куба

В сталях в за­висимости от их состава это превра­щение при весьма медленном охлажде­нии начинается при различных температурах (от 910° и ниже), но заканчи­вается всегда при одной и той же тем­пературе  (723° Ц).

В новой элементарной ячейке для атома углерода уже нет места; поэтому, углерод выходит из раствора* и обра­зует с железом химическое со­единение, называемое цементитом который обладает весьма большой твердостью ихрупкостью.

* В действительности в ненагретом железе углерод растворяется, но в ничтож­ном количестве, менее 0,01%. На практике этим пренебрегают.

В конструкционных сталях со­держится не более 8—10% цемен­тита, что может лишь сравнитель­но не намного увеличить их твер­дость.

Следует отметить разницу между твердым раствором и химическим соединением. В химическом соедине­нии группировка атомов (кристал­лическая решетка) совершенно дру­гая, чем в составляющих его веще­ствах, в то время как твердый рас­твор сохраняет группировку атомов растворителя (в данном случае же­леза). Особой формой кристалличе­ской решетки химического соедине­ния объясняется резкое отличие его свойств от свойств образующих его веществ.

Под влиянием особенностей превращения стали при ее охлажде­нии, на которых мы здесь не остана­вливаемся, цементит будет находить­ся не во всех зернах стали: часть их будет представлять почти чистое же­лезо (феррит), часть — смесь феррита и цементита в виде чередующихся тонких пластинок (рис.  304,  вверху). Такая смесь называется пластинчатым перлитом.

Рис.304. Микроструктура отожженной стали, содержащей 0,3% углерода

• Назад
• Вперед