عندما يتعلق الأمر بالمدفعية، فإن أفكار الناس الأولى عادة ما تتحول إلى المدى والقوة التدميرية. ومع ذلك، قليلون هم الذين يتوقفون للتفكير: كيف يمكن لهذا البرميل النحيف أن يتحمل درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات وضغوط تصل إلى مئات الميجاباسكال، كل ذلك أثناء إطلاق النار جولة تلو الأخرى؟
الجواب يكمن في مفهوم واحد: مادة ماسورة البندقية.
المدفعية الجديدة لجيش التحرير الشعبي تجري تدريبات جوية بعيدة المدى على هضبة على ارتفاع 4400 متر (صورة)|China_Sina Military_Sina.com
يعتمد معدل إطلاق النار ومدى وطول عمر قطعة المدفعية إلى حد كبير على نوع الفولاذ المستخدم في برميلها.
I. من الخشب إلى الفولاذ: تطور البرميل
كانت المدفعية موجودة منذ عهد أسرة مينغ، ولكن البراميل الأولى كانت مصنوعة من الخشب، وليس الفولاذ.
لقد قرأت هذا صحيحًا-كانت البراميل المبكرة خشبية. وبطبيعة الحال، كان البارود في تلك الحقبة يفتقر إلى القوة الانفجارية، لذلك كان الخشب بالكاد يستطيع الصمود. عندما أصبح البارود أكثر قوة، ثبت أن الخشب غير كاف، مما أدى إلى التحول إلى الحديد الزهر. كان الحديد الزهر رخيصًا ولكنه هش، مما يجعل انفجارات البراميل خطرًا شائعًا. وفي وقت لاحق، تم استخدام البرونز. على الرغم من أنها توفر صلابة جيدة، إلا أنها كانت ناعمة للغاية، مما يعني أن البراميل سوف تبلى بعد بضع طلقات فقط.
[صورة]
لم يكن الأمر كذلك حتى العصر الحديث، مع نضوج تكنولوجيا صناعة الفولاذ، حيث بدأ أخيرًا استخدام الفولاذ المتخصص للمدافع.
إن التحول من الخشب إلى الفولاذ يمثل قرونًا من التجربة والخطأ. إن فولاذ الأسلحة اليوم عبارة عن سبيكة متخصصة مصممة خصيصًا للمدفعية.
ثانيا. ماذا يحدث داخل البرميل؟
لفهم ما الذي يجعل فولاذ البندقية مميزًا جدًا، يجب علينا أولاً أن ننظر إلى الظروف داخل البرميل.
في لحظة إطلاق القذيفة، يولد البارود المحترق درجات حرارة تتجاوز 3000 درجة وضغط يتجاوز 300 ميغا باسكال. ماذا يعني ذلك من الناحية العملية؟ 300 ميجاباسكال يعادل تحمل وزن 3 طن لكل سنتيمتر مربع.
والأمر الأكثر صعوبة هو حقيقة أن كل هذا يحدث في غضون بضعة أجزاء من الألف من الثانية.
سوف يذوب الفولاذ العادي أو يتشوه أو يتحطم تمامًا في مثل هذه الظروف. ومع ذلك، يجب أن يحافظ فولاذ البندقية على قوة كافية في درجات الحرارة المحيطة والمرتفعة (300 درجة -450 درجة) دون التعرض لتشوه دائم. ثالثا. ستة مقاييس رئيسية لفولاذ البندقية
ما هي المتطلبات المحددة التي يجب أن يستوفيها فولاذ البندقية؟ ويمكن تلخيصها في ست نقاط:
أولا، القوة الكافية. يجب أن تظل قوية ليس فقط في درجة حرارة الغرفة ولكن أيضًا في درجات الحرارة المتوسطة التي تتراوح من 300 درجة إلى 450 درجة. يمكن للغازات الدافعة أن تسخن على الفور ماسورة البندقية إلى مئات أو حتى أكثر من ألف درجة مئوية؛ القوة غير الكافية ستؤدي إلى الفشل الفوري.
ثانيا، صلابة جيدة. يجب أن تفي المتانة بالمعايير ليس فقط في درجة حرارة الغرفة ولكن أيضًا في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة. وبخلاف ذلك، فإن إطلاق النار من البندقية في الشتاء قد يتسبب في انهيار البرميل تحت ضغط منخفض نسبيًا.
ثالثا، مقاومة التآكل والاجتثاث. تعتبر الغازات الدافعة شديدة التآكل كيميائيًا، ويعني الاحتكاك عالي السرعة- بين المقذوف وجدار التجويف أن الجزء الداخلي للبرميل "يتعرض للخدش والحرق" بشكل مستمر.
رابعا: ارتفاع درجة الحرارة. يجب أن تتجاوز درجة حرارة التقسية لفولاذ البندقية 500 درجة لتخفيف الضغوط الداخلية بشكل كامل في البرميل ومنع الفشل المتأخر.
خامسا، قابلية التصنيع الجيدة. إن إنتاج الفولاذ الخاص بالمسدسات لا يقتصر فقط على إنشاء قطعة واحدة في المختبر؛ فهو يتطلب إمكانات تصنيع مستقرة وواسعة النطاق-.
السادس، الإنتاج الضخم المستقل. وهذا بديهي-في اللحظات الحرجة، لا يمكنك الاعتماد على الآخرين لتوفير الإمدادات.
تمثل النقاط الأربع الأولى خط الأساس للأداء، والخامسة هي الاعتبار الاقتصادي، والسادسة هي خط الأساس للأمن.
رابعا. ما هي "المكونات" التي تدخل في تصنيع Gun Steel؟
يعتمد فولاذ البندقية الحديث في الغالب على نظام سبائك النيكل -الكروم-الموليبدينوم-الفاناديوم (Ni-Cr-Mo-V). ببساطة، تتم إضافة عناصر صناعة السبائك مثل النيكل والكروم والموليبدينوم والفاناديوم إلى الفولاذ، مما يحول الفولاذ العادي إلى مادة متفوقة.
الكربون: بمحتوى يتراوح من 0.25% إلى 0.60%، يقع ضمن فئة الفولاذ الكربوني المتوسط-. المحتوى العالي من الكربون يجعل الفولاذ أكثر سهولة في التصلب من خلال التبريد، مما يؤدي إلى زيادة القوة ومقاومة التآكل.
النيكل: مادة استراتيجية نادرة نسبياً في بلدي. يعزز النيكل بشكل كبير من صلابة وصلابة فولاذ البندقية؛ بشكل عام، المحتوى العالي من النيكل يؤدي إلى أداء أفضل. وبالتالي، يتم إبراز محتوى النيكل بشكل واضح في تصنيفات درجة فولاذ البندقية-على سبيل المثال، PCrNi1MoV وPCrNi3MoV.
الكروم: يحسن الصلابة والقوة مع توفير درجة من مقاومة الاجتثاث. تتميز سبائك الفولاذ العادية 40Cr بخصائص ممتازة، ويلعب الكروم دورًا محوريًا في فولاذ البندقية أيضًا. الموليبدينوم: يستهدف على وجه التحديد هشاشة المزاج. يعد محتوى الموليبدينوم المناسب أمرًا ضروريًا في فولاذ البندقية.
الفاناديوم: مُعدِّل يعزز القوة والثبات مع تحسين حجم الحبوب. أثناء إنتاج المدفع المضاد للطائرات من النوع 57-، استخدم المهندسون الصينيون الفاناديوم بشكل مبتكر لتقليل استهلاك النيكل، وقاموا بتطوير سبيكة PCrNi1MoV-وبالتالي إنتاج فولاذ المدفع المتوافق مع استخدام مواد استراتيجية أقل.
V. ثلاثة "قتلة" مختبئين داخل الفولاذ
أعداء الفولاذ لا يتواجدون خارجيًا فقط-في شكل غازات دافعة ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع--ولكن أيضًا داخليًا. ثلاثة عناصر ضارة تكمن داخل الفولاذ؛ أدنى مراقبة بشأنهم يمكن أن تجعل ماسورة البندقية عديمة الفائدة.
الهيدروجين: القاتل-الأول. يشكل الهيدروجين محلولًا صلبًا خلاليًا داخل الفولاذ؛ وبمجرد أن يتجاوز تركيزه حد الذوبان، فإنه ينتشر في الفراغات المجهرية في الهيكل المعدني. تحت الضغط، يؤدي هذا إلى كسر هش عبر الحبيبات-وهي ظاهرة تُعرف باسم "التقصف بالهيدروجين".
ما مدى تدمير تقصف الهيدروجين؟ تظهر "بقع بيضاء" بيضاوية اللون وفضية-على المقطع العرضي الطولي-للفولاذ، بينما تظهر مجموعات من الشقوق الدقيقة على المقطع العرضي-، مما يؤدي إلى تدمير مصفوفة الفولاذ بشكل فعال. تنخفض مقاييس اللدونة، وفي الحالات الشديدة، يقترب انخفاض المساحة من الصفر. يكون برميل البندقية في هذه الحالة عرضة للانفجار عند إطلاق النار.
والخبر السار هو أن قابلية ذوبان الهيدروجين في الفولاذ تتناقص مع انخفاض درجة الحرارة؛ يمكن للتبريد البطيء المتحكم فيه إزالة الهيدروجين بشكل فعال.
الفوسفور: يسبب هشاشة البرد. عندما يتصلب الفولاذ المنصهر، يذوب الفوسفور فقط في طور -Fe؛ مع انخفاض درجة الحرارة، يترسب الفوسفور الزائد على شكل Fe₃P، مما يقلل بشكل كبير من اللدونة والمتانة.
الكبريت: يسبب الهشاشة الساخنة. يوجد الكبريت في الفولاذ على شكل FeS أو MnS؛ عندما يتم تسخين المطروقات إلى 1150 درجة -1250 درجة، يذوب FeS عند حدود الحبوب، مما يتسبب في تشقق المعدن على الفور.
سادسا. Gun Steel لديه "بطاقة هوية"
لدى بلدي معايير واضحة فيما يتعلق بفولاذ الأسلحة. المعيار الأقدم هو YB475-93 (معيار وزارة الصناعة المعدنية)، والذي يصنف الفولاذ إلى عشر درجات على أساس التركيب الكيميائي. المعيار الحالي هو GJB 1220A-2008 (المعيار العسكري الوطني).
بالنسبة لكل برميل بندقية، يتم توثيق درجة الفولاذ المحددة والتركيب الكيميائي وخصائص الأداء بشكل كامل ويمكن تتبعها. وهذا ليس شيئًا يمكن تحقيقه بمجرد استخدام أي فولاذ عالي الجودة-.
سابعا. إن ولادة برميل البندقية أكثر تعقيدًا بكثير مما قد تتخيله.
يتضمن تحويل فولاذ البندقية من الخام الخام إلى منتج نهائي سلسلة من العمليات، بما في ذلك الصهر والتزوير والمعالجة الحرارية والتصنيع الآلي. قد يؤدي خطأ بسيط في أي مرحلة إلى جعل البرميل بأكمله عديم الفائدة.
يجب أن يتحمل ماسورة البندقية المؤهلة مئات أو حتى آلاف الصدمات المتكررة في ظل ظروف قاسية-تتميز بدرجات حرارة عالية، وضغوط هائلة، وسرعات عالية، ودورات إطلاق سريعة.
لن تواجه المعدات الميكانيكية العادية أبدًا مثل هذه الظروف التشغيلية طوال فترة خدمتها بأكملها.
لذا، في المرة القادمة التي تشاهد فيها لقطات إطلاق نار مدفعي، توقف للحظة للتفكير: خلف هذا الأنبوب الفولاذي الذي يبدو عاديًا يكمن ذروة التقدم في علوم المواد والمعادن وتكنولوجيا التصنيع. إن ما تقاومه ليس مجرد قشرة واحدة، ولكن قرونًا-من السعي البشري لتجاوز حدود القدرات المادية.
