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國(guó)外裝甲鋼及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

 阿里巴巴yht 2025-03-28 發(fā)布于河南

   裝甲鋼經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展,現(xiàn)已成為坦克裝甲車(chē)輛的主干防護(hù)結(jié)構(gòu)材料,廣泛用于制造坦克裝甲車(chē)輛車(chē)體和炮塔以及披掛裝甲。裝甲鋼具有高強(qiáng)度、高韌性和高硬度以及合理淬透性,其中普遍典型使用的中碳裝甲鋼有Mn-Mo、Cr-Mo或者Ni-Cr-Mo-(V)低合金鋼。對(duì)于這些結(jié)構(gòu)裝甲鋼而言,可焊性是其作為裝甲材料的重要指標(biāo),為了保證裝甲鋼的可焊性,合金的碳當(dāng)量不能太高,一般要求碳當(dāng)量小于1,通常約為0.8[1]。除了焊接性能,裝甲鋼還要求具有良好的冷彎性能和切割性能。裝甲鋼最重要的使用性能就是抗彈性能、抗爆轟性能和抗多發(fā)彈性能等。

隨著裝甲鋼優(yōu)化成分設(shè)計(jì)、冶煉工藝和熱處理工藝的不斷發(fā)展,高性能裝甲鋼不斷涌現(xiàn)。裝甲鋼從中低強(qiáng)度向高硬度、超高硬度、高強(qiáng)度和高韌性發(fā)展。目前裝甲鋼的硬度范圍為574-655BHN,抗拉強(qiáng)度達(dá)到2 150 MPa。另外,新型裝甲鋼及其結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)展,如鑿孔裝甲鋼、低密度裝甲鋼和泡沫鋼裝甲板。這些裝甲鋼將會(huì)降低面密度,可實(shí)現(xiàn)坦克裝甲車(chē)輛減重。

隨著裝甲鋼的不斷發(fā)展,裝甲鋼的標(biāo)準(zhǔn)化也隨之快速發(fā)展。從最初的均質(zhì)軋制裝甲鋼(MIL-DTL-12560)發(fā)展到高硬度裝甲鋼(MIL-DTL46100),直到超高硬度裝甲鋼(MIL-DTL-32332)。而且每一種裝甲鋼的標(biāo)準(zhǔn)也在隨著裝甲鋼的發(fā)展需求而不斷修訂和完善,以MIL-DTL-12560為例,從1962年的第1版到現(xiàn)在最新版(2019年)共修訂20次。

材料和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展相輔相成,高標(biāo)準(zhǔn)水平會(huì)推動(dòng)材料的不斷發(fā)展和規(guī)范應(yīng)用,而材料的發(fā)展也會(huì)帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)水平的不斷提高。因此在大力發(fā)展材料技術(shù)的同時(shí)還要注重開(kāi)展材料標(biāo)準(zhǔn)研究及制定和修訂工作。

1 裝甲鋼的發(fā)展

隨著坦克裝甲車(chē)輛的發(fā)展,裝甲鋼逐漸成為坦克裝甲車(chē)輛不可或缺的防護(hù)材料,廣泛用于抵御各種穿破甲彈藥、地雷、爆炸成形彈丸等反坦克彈藥的高效防護(hù)。特別是隨著當(dāng)前裝甲裝備的快速全域機(jī)動(dòng)部署作戰(zhàn)要求,輕質(zhì)裝甲鋼如低密度裝甲鋼、多相納米晶裝甲鋼、泡沫裝甲鋼和超貝氏體鋼以及鑿孔裝甲鋼等技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。軋制均質(zhì)裝甲鋼的硬度范圍在HBW280- 430;中硬度裝甲鋼的硬度范圍在HBW420- 480;高硬度裝甲鋼的硬度范圍在HBW480-540;超高硬度裝甲鋼的硬度范圍在HBW570-640。

1.1 瑞典

瑞典裝甲鋼目前已形成從低中硬度的均質(zhì)裝甲鋼到高硬度和超高硬度裝甲鋼較為完整的材料系列,主要有Armox系列、Ramor系列和Swebore系列。Armox和Ramor裝甲鋼由瑞典SSAB生產(chǎn)。Swebor裝甲鋼由Swebor ST?L SVENSKA AB生產(chǎn)。Armox裝甲鋼主要用于中口徑和大口徑彈藥的防護(hù);Ramor和Swebor為軍民兩用裝甲鋼。本文主要介紹Armox裝甲鋼。

Armox裝甲鋼包括Armox 370T(Class1、2)、Armox 440T、Armox 500T、Armox 600T和Armox Advance。Armox裝甲鋼都為細(xì)晶鋼,主要合金元素為Mn、Ni、Cr、Mo、Si等,C含量在0.21~0.47之間[2]。不建議進(jìn)一步熱處理。

Armox 370T 1級(jí)具有優(yōu)良的高韌性和抗侵徹性能,硬度范圍為HBW 300~430;Armox 370T 2級(jí)具有優(yōu)良的抗沖擊性能和韌性,硬度范圍為280~330HBW;Armox 440T具有優(yōu)秀的抗侵徹性能和抗沖擊性能,硬度范圍為420~480HBW;Armox 500T具有很高的韌性和高硬度,硬度范圍為480~540HBW;Armox 600T具有很好抗侵徹性能和超高硬度,硬度范圍為570~640HBW,適合用于披掛防護(hù)或質(zhì)量要求比較苛刻的場(chǎng)合;Armox Advance為瑞典最高性能的裝甲鋼,硬度范圍為58~63HRC,目前某些性能數(shù)據(jù)還在保密狀態(tài)如強(qiáng)度、韌性、抗彈性能等。

瑞典Armox裝甲鋼具有優(yōu)秀的抗彈性能、抗多發(fā)彈和抗爆轟性能。Armox 370T是瑞典SSAB生產(chǎn)的最佳韌性鋼,Armox Advance的成分設(shè)計(jì)使得該鋼具有極好的抗多發(fā)彈性能。作為市場(chǎng)上最佳韌性鋼,Armox Advance裝甲鋼超高硬度甚至可與陶瓷的硬度媲美[3]。

在1990—2010年,瑞典先后研制出Armox 500T、Armox 600T和Armox Advance裝甲鋼。對(duì)于速度為937 m/s@0°傾角的5.56 M193/SS92彈丸威脅,Armox 500T、Armox 600T和Armox Advance所需的厚度分別為9 mm、6 mm和4.5 mm。面密度減小1倍,抗彈性能不斷提高。

美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室William A.Gooch等和瑞典SSAB OXEL?SUND鋼鐵公司Ros-Mari Stockman Koch等[4]聯(lián)合研究了瑞典裝甲鋼Armox 370T/370X、500S、560S、600S/600T對(duì)7.62 mm APM2彈、12.7 mm APM2彈、14.5 mm B32彈和30 mm APDS彈的V50研究,并將測(cè)試結(jié)果與相應(yīng)的美軍標(biāo)MIL-A-12560(RHA)和MIL-A- 46100(HH)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn),候選裝甲4b級(jí)鋼板達(dá)到或超過(guò)美軍標(biāo)RHA的彈道要求。對(duì)于相同的彈丸,ARMOX 500S/T高硬板提供了更高的性能,作為4a級(jí)鋼板,可用于非結(jié)構(gòu)部位。瑞典高硬度裝甲鋼板厚度最大達(dá)到80 mm,超過(guò)美國(guó)軍標(biāo)高硬度(HH)裝甲鋼板的最大厚度(50mm)。還對(duì)超高硬度ARMOX 560和600鋼板進(jìn)行了測(cè)試,性能數(shù)據(jù)顯著超過(guò)美國(guó)軍標(biāo)規(guī)定。

1.2 法國(guó)

法國(guó)目前裝甲鋼只有MARS系列,其中包括Mars190、220、240、280、300、300 Perforated、380、Mars440、500、600、650和Perforated 650。Mars190為標(biāo)準(zhǔn)型軋制均質(zhì)裝甲鋼;Mars220為中硬度裝甲鋼;Mars240為高硬度裝甲鋼;Mars300、Mars600為超高硬度裝甲鋼。Mars裝甲鋼為法國(guó)本土公司Industeel公司生產(chǎn)[5]。

Mars190為軋制均質(zhì)裝甲鋼(RHA),主要作為分析、控制彈藥性能和檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)鋼種,還可用于中型和重型坦克結(jié)構(gòu)件。Mars220為中硬度裝甲鋼,該鋼已被軍方作為抗爆轟首選材料,用于制作從輕型裝甲車(chē)輛到重型主戰(zhàn)坦克的腹板結(jié)構(gòu),還可用于制作目前腹板升級(jí)的披掛裝甲板。

Mars240為高硬度裝甲鋼,主要用于輕型和中型車(chē)輛結(jié)構(gòu)件、披掛裝甲組件等。對(duì)于500HB硬度要求的應(yīng)用,可提供減重和最佳的輕型方案。Mars500為高硬度裝甲鋼,具有最佳的抗彈性能和加工性能,主要用于很輕型至中型車(chē)輛結(jié)構(gòu)件、重型坦克不同厚度的披掛裝甲和其他結(jié)構(gòu)件。

Mars300為超高硬度裝甲鋼,主要以薄板應(yīng)用(典型厚度6 mm)為主,可用于披掛裝甲、復(fù)合裝甲中的面板,以及主戰(zhàn)坦克防護(hù)的重型裝甲。Mars300 Perforated鑿孔裝甲鋼具有良好的抗多發(fā)彈能力,主要用于輕型車(chē)輛的和中型車(chē)輛改善其防護(hù)水平。

Mars600為超高硬度鋼為新冶金概念鋼,具有高硬度高延性和韌性的特點(diǎn),并具有很高的抗彈性能和可集成性。根據(jù)變形的不同可獲得優(yōu)良的抗彈性能、抗多發(fā)彈能力和最佳的加工性能。該鋼于2014年10月研制成功,并已在Nexter VBCI車(chē)輛上獲得應(yīng)用。Mars650為超高硬度裝甲鋼,主要用于減重要求的披掛裝甲。Perforated Mars650為超高硬度鑿孔裝甲鋼,設(shè)計(jì)用作披掛裝甲。當(dāng)來(lái)襲彈丸撞擊到孔端部或進(jìn)入孔間的超高硬裝甲鋼時(shí),由于彎曲應(yīng)力的作用使來(lái)襲穿甲彈斷裂。即使穿甲彈未斷裂,彈丸至少偏離初始入射彈道,這樣顯著降低彈丸對(duì)基體裝甲的剩余侵徹能力。Industeel公司可提供不同的孔徑和孔型的Class 1 MARSTM 650 UHHA鑿孔板。

法國(guó)裝甲鋼除滿(mǎn)足本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NF A36-800外,還滿(mǎn)足德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TL 2350-0000、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DEF STAN 95-24、STAN 95-13和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-12560、MIL-DTL- 46100、MIL-DTL-32332等。

William Gooch等[6]對(duì)法國(guó)ArcelorMittal Industeel MarsTM裝甲鋼進(jìn)行了彈道測(cè)試研究。對(duì)MarsTM 440按照MIL-DTL-12560K-Class 4a標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不同彈丸和傾角的V50試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,MarsTM 440對(duì)于0.30-Cal M2 Ball、0.30-Cal APM2、0.50-Cal APM2、14.5 mm BS41和20 mm M602等彈丸在傾角30°和0°下的V50均優(yōu)于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)背凸試驗(yàn)對(duì)MarsTM 440 腹部抗爆轟板進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,MarsTM 440的抗爆轟性能優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)板。分別用MarsTM 440 Class 4a級(jí)裝甲鋼板冷彎制成16 mm后的APC 腹板,用MarsTM 440 Class 4b級(jí)裝甲鋼板制成71.1 mm厚的重型IFV 腹板。

MIL-DTL- 46100于2019年7月19日修訂頒布。Industeel公司薄板(2.5~4.75 mm)MarsTM 500HHA的部分?jǐn)?shù)據(jù)已于2015年7月納入到MIL-DTL- 46100E Amendment 2的驗(yàn)收曲線中,以及Amendment 3 中的7.62◇51 mm M80 Ball球形彈。

MIL-DTL-32332超高硬度裝甲鋼(UHHA)規(guī)范于2019年7月19日修訂頒布。修訂版A的主要變化是UHHA板的最小厚度降至2.5 mm。對(duì)4.0 mm的UHHA板進(jìn)行了7.62◇51 mm M80 Ball彈道沖擊試驗(yàn)。MarsTM 600超過(guò)Class 1 UHHA抗彈要求(Em 1.4~1.6)和優(yōu)秀的多發(fā)彈能力、韌性和加工性能。

對(duì)5.28 mm厚的MarsTM600板分別進(jìn)行了7.62◇51 mm M80 Ball、890 m/s @ 0°傾角和STANAG 1a級(jí) 7.62◇51 mm M80 Ball、833 m/s ±20 m/s彈道沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)表明MarsTM 600具有良好的抗彈和抗沖擊性能,背面僅有韌性背凸。4 mm MarsTM 600鋼板對(duì)7.62 mm AP、20 mm/8.5 mm MarsTM 600鋼板對(duì)14.5 mm AP的彈道沖擊試驗(yàn)表明,這些厚度規(guī)格的MarsTM 600鋼板具有抗多發(fā)彈能力,沒(méi)有任何開(kāi)裂。

對(duì)5.23~7.60 mm MarsTM 650鋼板進(jìn)行了0.30 APM2彈@30°傾角彈道沖擊試驗(yàn)。美國(guó)陸軍阿伯丁實(shí)驗(yàn)中心(ATC)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明MarsTM 650鋼板滿(mǎn)足MIL-DTL-32332A Class 2 UHHA要求的V50值。

對(duì)MARSTM 650鑿孔UHHA裝甲鋼板按照MIL-PRF-32269(2007年10月18日)軍用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)試。

1.3 德國(guó)

德國(guó)目前裝甲鋼只有SECURE系列,其中包括SECURE和SECURE M系列。SECURE系列為民用,SECURE M系列為軍用。 SECURE系列裝甲鋼可應(yīng)用于轎車(chē)、小客車(chē)、賓利元首級(jí)車(chē)輛、越野車(chē)輛、卡車(chē)、安全車(chē)輛、警車(chē)、建筑物正面、安全柵欄、銀行柜臺(tái)、安全門(mén)和分隔墻、建筑物防護(hù)、軍用車(chē)輛和設(shè)備等。

SECURE M系列抗彈裝甲鋼典型硬度范圍為300~600HBW,可以最佳的單位面積質(zhì)量設(shè)計(jì)全防護(hù)裝甲車(chē)輛。該鋼良好的成形性和焊接性能使其具有更廣泛的選材范圍。例如,利用SECURE M 500用作基本車(chē)體防護(hù),SECURE M 450 用作腹部防護(hù)抗爆炸確保車(chē)輛高防護(hù)水平。而超高硬度SECURE M 600裝甲鋼是要求披掛防護(hù)的理想方案。

SECURE M 300、SECURE M 350、SECURE M 400為低硬度裝甲鋼;SECURE M 450為中硬度裝甲鋼,SECURE M 500為高硬度裝甲鋼,SECURE M 600為超高硬度裝甲鋼,硬度范圍分別為HBW280~330、HBW330~380、HBW380~430、HBW400~480、HBW480~530和HBW570~640。

SECURE M系列裝甲鋼包括SECURE M 300、350、400、450、500、600。該系列抗彈裝甲鋼滿(mǎn)足國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TL2350-0000、北約標(biāo)準(zhǔn)STANAG 4569、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DEF STAN、美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-12560、MIL-DTL- 46100、MIL-DTL-32332和法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NF A 36-800等。其中SECURE M 300、350和400滿(mǎn)足美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-12560J要求;SECURE M 500滿(mǎn)足MIL-DTL- 46100E的要求;SECURE M 600滿(mǎn)足MIL-DTL-32332的要求[7]。

H.-J.Kaiser博士等[8]對(duì)蒂森克虜伯鋼鐵公司歐洲分公司生產(chǎn)的硬度280~640 HB范圍內(nèi)的5種等級(jí)的SECURE M裝甲鋼按照美國(guó)三大主要鍛造裝甲板鋼國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試表明,SECURE M鋼還滿(mǎn)足這些軍用規(guī)范“首件產(chǎn)品認(rèn)證”的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),并被認(rèn)證可用于美國(guó)裝甲系統(tǒng)生產(chǎn)。

美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室還將SECURE M 600測(cè)試數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)一起用于最新批準(zhǔn)的超高硬鋼MIL-DTL-32332規(guī)范的驗(yàn)收曲線。 測(cè)試結(jié)果表明,蒂森克虜伯公司的SECURE M裝甲鋼完全符合美軍的3個(gè)主要軍用規(guī)范,即裝甲車(chē)輛用鍛鋼裝甲板的機(jī)械性能和彈道要求:MIL-DTL-12560J,用于軋制均質(zhì)裝甲(RHA),硬度從241到460 BHN; MIL-DTL- 46100E硬度從477至534 BHN的高硬度(HH)裝甲和最近的硬度高于570 BHN的MIL-DTL-32332超高硬度(UHH)裝甲。SECURE M裝甲板為設(shè)計(jì)人員提供了具有高成本效益的高抗彈性能鋼,可用于戰(zhàn)術(shù)和裝甲車(chē)的成熟生產(chǎn)技術(shù)制造。

1.4 英國(guó)

英國(guó)的裝甲鋼主要是Protection系列。目前有Masteel UK Limited生產(chǎn)的兩種不同的等級(jí)裝甲鋼——Protection 400和Protection 500。該鋼采用直接淬火工藝下生產(chǎn),不僅促進(jìn)了良好的爆炸和彈道防護(hù)性能,而且還提高了尺寸精度和表面平整度。

Protection 400為中低硬度裝甲鋼,其硬度范圍為360~420HBW。這種材料的優(yōu)點(diǎn)是高綜合性能,從而獲得了出色的抗彈性能,并且專(zhuān)為抵抗高爆炸物和軍械而開(kāi)發(fā)。該鋼適用于對(duì)爆轟和爆炸防護(hù)。Protection 500為高硬度裝甲鋼,硬度范圍480~540HBW。該鋼更適合于防御大口徑身管武器,具有對(duì)不同動(dòng)能彈的高抗彈道沖擊性。Protection 400和500滿(mǎn)足MIL-DTL-12560(K)DEF-STAN 95-24的要求[9]。

英國(guó)布朗麥克法蘭公司的裝甲鋼板由芬蘭Miilux Oy公司制造,市場(chǎng)商標(biāo)名稱(chēng)為“防護(hù)”。產(chǎn)品范圍包括2.5~40 mm 厚不同硬度級(jí)別的鋼板。其中包括Protection 380,硬度為320~370HBW;Protection 400,硬度為360~420HBW;Protection 450,硬度為420~480HBW;Protection 500,硬度為480~540 HBW。Miilux防護(hù)產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)測(cè)試,滿(mǎn)足諸多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如MIL A 46100D、STANAG 4569、NIJ 0108.01、EN1063和 PM2000[10]。

英國(guó)Sleeman工程有限公司生產(chǎn)的COMPASS? B555為低合金鋼裝甲板,具有高硬度和高力學(xué)特性,以及優(yōu)良的抗彈性能。該裝甲鋼板的強(qiáng)度、硬度和韌性均高于ISO 6831/1V和美國(guó)軍標(biāo)US MIL-S- 46100B的要求。大量的抗彈試驗(yàn)表明,Compass? B555鋼比傳統(tǒng)裝甲鋼(MIL-A-12560或類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn))性能高25%~33%。另外該鋼還具有很好的抗多發(fā)彈能力,可用于軍用裝甲車(chē)輛等[11]。

Sleeman工程有限公司還生產(chǎn)鑿孔裝甲鋼COMPASS? P4,該鑿孔裝甲使用特殊的工藝制造,從而比市場(chǎng)上其他鑿孔裝甲具有更優(yōu)異的抗彈性能。它的鑿孔可以任意尺寸和方向,也可以是3D形狀。防護(hù)水平為STANAG 4569 4級(jí),對(duì)多發(fā)14.5mm B32 API 彈的抗彈性能100%防護(hù),質(zhì)量系數(shù)為2.5。該公司還生產(chǎn)另一種鑿孔裝甲COMPASS? P555。該鑿孔裝甲用超高硬度裝甲鋼制成,可用于披掛裝甲。防護(hù)性能STANAG 4569 2級(jí)和3級(jí),抗多發(fā)彈性能100%防護(hù),質(zhì)量系數(shù)2[12]。

2011年9月14日,印度塔塔鋼鐵公司(Tata Steel)倫敦分公司采用英國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(DSTL)的一項(xiàng)發(fā)明,在英國(guó)生產(chǎn)超貝氏體鋼裝甲。DSTL表示,與普通鋼裝甲相比,超級(jí)貝氏體具有出色的彈道性能。發(fā)明人布朗說(shuō):“帶孔超級(jí)貝氏體鋼的抗彈性能至少是傳統(tǒng)軋制均質(zhì)鋼裝甲的兩倍?!彼撹F公司表示,希望裝甲專(zhuān)家認(rèn)識(shí)到這種材料在披掛頂裝甲中的潛力[13]。

1.5 澳大利亞

澳大利亞裝甲鋼目前主要有兩個(gè)系列,Protection和Armour。Protection系列側(cè)重民用車(chē)輛的防彈防爆炸,主要有Protection 250、300、360、400、440、500、550和600。Armour系列裝甲鋼側(cè)重用于軍用裝甲車(chē)輛如裝甲人員輸送車(chē)(APC)、步兵戰(zhàn)車(chē)(IFV)和主戰(zhàn)坦克(MBT)的抗彈侵徹和防爆轟地雷防護(hù)。本文重點(diǎn)介紹Armour系列裝甲鋼。

BisalloyArmour裝甲鋼由Bisalloy鋼鐵集團(tuán)有限公司生產(chǎn),為淬火回火鋼。其中包括RHA 300、360, HTA 400,UHT 440,HHA 500,VHH 550和UHH 600。RHA 300和360為軋制均質(zhì)裝甲鋼,HTA 400為高韌性中硬度裝甲鋼,UHT 440為超高韌性中硬度裝甲鋼,HHA 500為高硬度裝甲鋼,VHH 550為很高硬度裝甲鋼,UHH 600為超高硬度裝甲鋼,滿(mǎn)足MIL-DTL-12560、MIL-DTL- 46100、MIL-DTL-32332和DEF(AUST)8030標(biāo)準(zhǔn)以及Bisalloy專(zhuān)用技術(shù)規(guī)范。

Bisalloy鋼獨(dú)特的化學(xué)成分設(shè)計(jì)使其比市場(chǎng)目前的600HB裝甲鋼具有更好的焊接性能和彎曲性能。由于高產(chǎn)品質(zhì)量,BisalloyArmour裝甲鋼已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外裝甲車(chē)輛應(yīng)用的首選,如裝甲人員輸送車(chē)(APC)、輕型裝甲車(chē)輛(LAV)和Bushmaster步兵機(jī)動(dòng)車(chē)輛等。除了傳統(tǒng)應(yīng)用于裝甲車(chē)輛,還可用于警察、政府和大使館安全室及其他應(yīng)用[14]。

BisalloyArmour裝甲鋼將用于萊茵金屬公司(Rheinmetall)生產(chǎn)200多輛拳擊手戰(zhàn)斗偵察車(chē)(CRV),澳大利亞政府的52億美元LAND 400 Phase 2裝甲車(chē)輛計(jì)劃[15]。

S.Ryan等[16]研究了澳大利亞超高硬度裝甲鋼的抗彈性能。對(duì)不同厚度的BIS UHH超高硬度裝甲鋼在不同傾角下的抗彈性能進(jìn)行了評(píng)估。按照MIL-DTL-32332對(duì)材料的抗穿甲彈性能進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明該材料滿(mǎn)足對(duì)7.62 mm APM2彈的2級(jí)要求和對(duì)12.7 mm APM2彈的1級(jí)要求,但不滿(mǎn)足2級(jí)要求。研究表明,BIS UHH相對(duì)于美國(guó)軍標(biāo)MIL-DTL-12560的抗彈質(zhì)量系數(shù)具有不同的表現(xiàn)。對(duì)于穿甲彈(AP),Em>1,具體為1.23-1.62;對(duì)于FSP,比常規(guī)RHA差(Em<1)。

BIS UHH通常會(huì)彈出接近原始板厚度的完整板材沖塞物,而從其他UHA材料中彈出的沖塞物會(huì)經(jīng)歷二次開(kāi)裂和破碎。

在BIS UHH彈道測(cè)試期間,對(duì)另一種商用UHA鋼,采用10 mm厚板對(duì)0°角7.62 mm APM2和12 mm的厚板對(duì)0°角12.7 mm APM2進(jìn)行了彈道測(cè)試。在這兩種情況下,BIS UHH都比標(biāo)準(zhǔn)的UHH裝甲鋼提供相當(dāng)或更好的性能。

1.6 美國(guó)

美國(guó)裝甲鋼研制和生產(chǎn)與瑞典、法國(guó)和德國(guó)有所不同,它的裝甲鋼產(chǎn)品基本沒(méi)有形成系列。裝甲鋼制造商很多,生產(chǎn)的裝甲鋼產(chǎn)品也較多,但沒(méi)有系列化的品牌。但美國(guó)是制定裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)最多的國(guó)家,而且美國(guó)也把瑞典、法國(guó)和德國(guó)等國(guó)家的裝甲鋼與自己的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析,不斷改進(jìn)裝甲鋼的標(biāo)準(zhǔn),裝甲鋼的標(biāo)準(zhǔn)水平不斷提高,從而滿(mǎn)足坦克裝甲車(chē)輛發(fā)展對(duì)裝甲鋼的需求。因此美國(guó)裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)水平處于世界的前列。

美國(guó)目前生產(chǎn)的裝甲鋼主要有軋制均質(zhì)裝甲鋼、中硬度裝甲鋼(MIL-A-12560(2018、2019))、高硬度裝甲鋼(MIL-A- 46100(2018、2019))和超高硬度裝甲鋼(MIL-DTL-32332(2018、2019))。這些裝甲鋼廣泛應(yīng)用于坦克裝甲車(chē)輛、人體裝甲和警用裝備以及各種民用車(chē)輛的防護(hù)。

ATI 500-MILTM高硬度特種鋼是軋制Ni-Cr-Mo特種裝甲鋼板。該合金均衡的化學(xué)元素使得其具有其他高硬度合金所不具有的優(yōu)良韌性。該合金的高韌性帶來(lái)了其良好的抗爆轟性能。該鋼硬度范圍為477-534BHN[17]。ATI 500-MIL設(shè)計(jì)滿(mǎn)足或超過(guò)美國(guó)軍標(biāo)MIL-DTL- 46100抗彈性能要求,同時(shí)滿(mǎn)足北約和其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該裝甲鋼可抵御諸如穿甲彈和炸彈的攻擊??蓱?yīng)用于中、重型戰(zhàn)術(shù)車(chē)輛、裝甲巡邏車(chē)、艦船上層建筑等的防護(hù)。

William Gooch等[18]研究了新型自動(dòng)回火高硬度鋼ATI 500-MILTM,并按照MIL-DTL- 46100E進(jìn)行了彈道測(cè)試。目的是為了擴(kuò)充修訂標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL- 46100,因?yàn)楝F(xiàn)有的HHA標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足軍事要求。ARL采購(gòu)了足夠數(shù)量的ATI 500-MILTM板,以進(jìn)行符合新修訂的MIL-DTL- 46100E規(guī)范第一條要求的驗(yàn)收測(cè)試和后續(xù)認(rèn)證。

美國(guó)裝甲界通過(guò)更新當(dāng)前的鋼規(guī)格來(lái)增加調(diào)質(zhì)裝甲鋼的可用性,最重要的是更新/修訂MIL-DTL- 46100E——高硬度鍛造鋼裝甲板。該修訂的規(guī)格滿(mǎn)足了伊拉克和阿富汗作戰(zhàn)行動(dòng)的大量鋼鐵需求。該HHA規(guī)范允許有效地使用現(xiàn)代連續(xù)加工技術(shù),并在新的規(guī)范中引入了新型的自動(dòng)回火高硬度鋼,即將ATI 500-MILTM納入2級(jí)自動(dòng)回火HHA鋼的規(guī)范中。

美國(guó)陸軍斯特賴(lài)克戰(zhàn)車(chē)的新型披掛套件StrykShieldTM的框架結(jié)構(gòu)使用了ATI公司的ATI 500-MILTM裝甲鋼。歐州陸軍快速部署部隊(duì)訂購(gòu)了StrykShieldTM套件。該套件已成功部署并經(jīng)過(guò)伊拉克兩年的戰(zhàn)場(chǎng)驗(yàn)證[19]。

ATI 600-MIL超高硬度特種鋼[20]由于其均衡的化學(xué)成分設(shè)計(jì)使得其具有其他高硬度鋼所不具有的優(yōu)良韌性,同時(shí)保持滿(mǎn)足要求的抗彈性能。該鋼不用液淬而采用空冷就可獲得高硬度。這些工藝工序可保證機(jī)械切割后最小板變形的低殘余應(yīng)力。通過(guò)ATI 600-MIL與超高硬度鋼驗(yàn)收指標(biāo)、MIL-DTL- 46100E(MR)規(guī)范要求,對(duì).30 APM2 @30°傾角和.50 APM2 @30°傾角的抗彈性能進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明ATI 600-MIL的性能高于UHHA和MIL-DTL- 46100E(MR)的要求。

ATI K12-MIL裝甲鋼[21]是ATI公司生產(chǎn)的雙硬度裝甲鋼,由高硬度面板和稍軟的背板構(gòu)成。硬面板的用途是折斷或使彈丸變彎,而較軟的背板是用來(lái)捕獲彈丸。兩面的裝甲板都為Ni-Cr-Mo合金鋼,但面板具有更高的碳含量,從而熱處理后獲得高硬度。面板和背板采用多步工藝,其中包括將組件加熱到特定溫度并熱軋直到面板和背板形成高強(qiáng)冶金結(jié)合。這種由精細(xì)的熱處理產(chǎn)生的結(jié)合是獲得良好抗彈性能的關(guān)鍵。

ATI K12-MIL板滿(mǎn)足大多數(shù)軍用和民用裝甲抗彈性能要求。用美國(guó)和國(guó)外不同的穿甲彈和球形彈進(jìn)行了抗彈試驗(yàn)。試驗(yàn)證明,ATI K12-MIL雙硬度裝甲板與傳統(tǒng)的均質(zhì)裝甲板相比顯示出優(yōu)秀的抗彈性能。該裝甲板通??捎糜谫|(zhì)量要求較為苛刻的車(chē)輛、卡車(chē)和飛機(jī)。

2 國(guó)外裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)比分析

裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)是伴隨著裝甲鋼的發(fā)展逐漸形成的,標(biāo)準(zhǔn)制定首先依照目前較為先進(jìn)的裝甲鋼而制定。隨著作戰(zhàn)需求的變化,穿破甲彈藥戰(zhàn)斗部材料不斷發(fā)展,毀傷武器和彈藥的性能不斷提高,因此裝甲鋼的性能也必須逐步提高,這樣必然帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)水平的不斷提高。以美國(guó)國(guó)軍標(biāo)MIL-DTL-12560《均質(zhì)軋制裝甲鋼板》為例,從1962年7月31日頒布第一版標(biāo)準(zhǔn),到目前最新的標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-12560K(2019年7月19日),中間歷時(shí)58年經(jīng)過(guò)了20次修訂。因此,戰(zhàn)車(chē)發(fā)展提出對(duì)材料的需求,材料研制生產(chǎn)和應(yīng)用評(píng)估又推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。而標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展也會(huì)通過(guò)指導(dǎo)、規(guī)范材料的研制和生產(chǎn)以及應(yīng)用,使材料健康有序可持續(xù)發(fā)展,推動(dòng)坦克裝甲車(chē)輛的發(fā)展。因此,不斷研究和完善裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)意義重大。

歐洲國(guó)家瑞典、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等在裝甲鋼研究方面屬世界領(lǐng)先,但在標(biāo)準(zhǔn)制定方面美國(guó)優(yōu)于歐美國(guó)家,走在世界的前列。

瑞典 瑞典裝甲鋼只有企業(yè)技術(shù)規(guī)范,如Armox系列裝甲鋼,沒(méi)有上升到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和軍用標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)規(guī)范規(guī)定了化學(xué)成分、板厚度、力學(xué)性能、抗彈性能、熱處理、焊接、切割和彎曲等要求,抗彈性能使用其他國(guó)家如法國(guó)、德國(guó)、北約、美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)。

法國(guó) 法國(guó)裝甲鋼具有NF A36-800-1、-2、-3標(biāo)準(zhǔn)(2015年1月10日)。NF A36-800-1 為可焊鋼熱軋裝甲板第1部分:供貨技術(shù)條件;NF A36-800-2為可焊鋼熱軋裝甲板第2部分:彈道試驗(yàn)方法;NF A36-800-3為可焊鋼熱軋裝甲板第3部分:彈藥性能和防護(hù)彈道極限。該標(biāo)準(zhǔn)由Association Francaise de Normalisation發(fā)布。從企業(yè)技術(shù)規(guī)范看,2019年版比2018年版新增了幾種材料牌號(hào),如Mars 280、380、440、500、600、650和650鑿孔鋼。

德國(guó) 德國(guó)裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)有TL 2350-0000 《第2代裝甲鋼》(第5版,2015年),發(fā)布單位為Bundesamt F.Wehrtechnik und Beschaffung。該標(biāo)準(zhǔn)在修訂中參考了AEP-55 VOL2:2014和AEP-55 VOL3 PART I:2014。

英國(guó) 英國(guó)目前有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Def Stan 95-24和Def Stan 95-13。Def Stan 95-24 《鋼裝甲板(3-160mm)》于1949年8月頒布,歷經(jīng)71年,經(jīng)過(guò)8次修訂,目前最新標(biāo)準(zhǔn)為DEF STAN 95-24《鋼裝甲板(3-160 mm)》(2020年3月14日)。修訂過(guò)程中參考了以下標(biāo)準(zhǔn):BS EN 10029、BS EN ISO 148-3、BS EN ISO 6506-1、BS EN ISO 6892-1、DEF STAN 03-34、DEF STAN 08-036、DEF STAN 08-036、DEF STAN 08- 42[22]。Def Stan 95-13 標(biāo)準(zhǔn)《用于測(cè)試彈丸的裝甲板》于1981年1月1日頒布,歷經(jīng)39年,經(jīng)過(guò)4次修訂,目前最新標(biāo)準(zhǔn)為2019年10月14日修訂。修訂過(guò)程中參考了以下標(biāo)準(zhǔn):BS EN 10160、BS EN ISO 148-1、BS EN ISO 6506-1、BS EN ISO 6892-1、BS ISO 3058、ISO 9328-1[23]。

澳大利亞 DEF(AUST)8030為澳大利亞裝甲鋼規(guī)范,它控制各種軋制均質(zhì)裝甲鋼的力學(xué)和化學(xué)性能。這是一個(gè)基于性能的規(guī)范,允許承包商自由選擇最符合其需求的裝甲鋼,同時(shí)確定彈道性能質(zhì)量保證要求,確保裝甲的最終結(jié)構(gòu)完整性符合最低標(biāo)準(zhǔn)[24]。

美國(guó) 目前已形成以MIL-DTL-12560《軋制均質(zhì)裝甲鋼板軍用規(guī)范》(2019年7月19日)、MIL-DTL- 46100《高硬度裝甲鋼板軍用規(guī)范》(2019年)和MIL-DTL-32332《超高硬度軋制裝甲鋼板軍用規(guī)范》(2019年7月19日)為主的裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)系列。另外還制定了MIL-A- 46099《軋制結(jié)合雙硬度裝甲鋼板軍用規(guī)范》、MIL-PRF-32269《鑿孔均質(zhì)鋼裝甲軍用規(guī)范》、MIL-DTL- 46193《控軋變形高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)裝甲鋼板軍用規(guī)范》和MIL-A-11356《戰(zhàn)車(chē)型鑄造均質(zhì)裝甲鋼軍用規(guī)范》等。

MIL-DTL-12560《軋制均質(zhì)裝甲鋼板軍用規(guī)范》于1962年制定頒布,隨著材料的發(fā)展和裝甲裝備作戰(zhàn)需求的不斷變化,歷時(shí)58年先后進(jìn)行了20次修訂。該規(guī)范涵蓋軋制均質(zhì)鋼裝甲板,訂購(gòu)厚度2.5~152 mm。不僅用于戰(zhàn)車(chē)并且訂購(gòu)厚度范圍為6.35~304 mm,還可用于裝甲摧毀彈藥的驗(yàn)證和驗(yàn)收測(cè)試。MIL-DTL-12560K在編制過(guò)程中參考了如下標(biāo)準(zhǔn):ASNT CP-189、ASTM A370、ASTM A578/A578M、ASTM A6/A6M REV A、ASTM A751 REV A、ASTM E10、ASTM E1077、ASTM E110、ASTM E1444/E1444M、ASTM E23、ASTM E290、ASTM E350、MIL-STD-129R CHANGE 1、AIA/NAS NAS410[25]。

MIL-DTL- 46100標(biāo)準(zhǔn)《高硬度軋制鋼裝甲板》于1965年8月4日制定頒布,歷時(shí)55年先后修訂了18次,滿(mǎn)足坦克裝甲車(chē)輛對(duì)高硬度裝甲鋼及抗彈性能的需求。該標(biāo)準(zhǔn)在編制中參考了以下標(biāo)準(zhǔn):ASNT CP-189、ASTM A370、ASTM A578/A578M、ASTM A6/A6M REV A、ASTM A751 REV A、ASTM E10、ASTM E110、ASTM E23、ASTM E290、ASTM E350、MIL-STD-129R CHANGE 1、AIA/NAS NAS410[26]。

MIL-DTL-32332標(biāo)準(zhǔn)《超高硬度軋制裝甲鋼板》與2009年7月24日制定頒布,歷時(shí)10年先后修訂3次,滿(mǎn)足坦克裝甲車(chē)輛對(duì)超高硬度和披掛裝甲抗彈性能的需求。該標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)程中參考了如下標(biāo)準(zhǔn):ASNT CP-189、ASTM A370、ASTM A578/A578M、ASTM A6/A6M REV A、ASTM A751 REV A、ASTM E10、ASTM E110、ASTM E18、ASTM E23、ASTM E350、ASTM E384、MIL-STD-129R CHANGE 1[27]。

MIL-DTL- 46099標(biāo)準(zhǔn)《軋制結(jié)合雙硬度鋼裝甲板》于1965年7月29日制定頒布,歷時(shí)55年先后修訂3次,最新的標(biāo)準(zhǔn)為MIL-DTL- 46099(1987年9月14日)。該標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)程中參考了以下標(biāo)準(zhǔn): ASTM A370、ASTM D3951、ASTM E18、ASTM E350、FED-STD-123H、MIL-STD-129R。同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)也被其他標(biāo)準(zhǔn)如MIL-HDBK-273、MIL-HDBK-268參考[28]。

MIL-PRF-32269標(biāo)準(zhǔn)《鑿孔均質(zhì)鋼裝甲》[29]于2007年10月18日制定頒布,至今未做修訂。作為一個(gè)具有兩個(gè)等級(jí)的彈道驗(yàn)收認(rèn)證的性能規(guī)范:Class 1用于變形鑿孔板;Class 2用于鑄造鑿孔板。

MIL-DTL- 46193標(biāo)準(zhǔn)《控制軋制高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼裝甲板》于1988年8月31日制定頒布,歷時(shí)32年先后修訂3次。最新標(biāo)準(zhǔn)為MIL-DTL- 46193(1998年10月9日)。該標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)程中參考了以下標(biāo)準(zhǔn):。MIL-STD-662、ASTM A751、ASTM E10、ASTM E18、ASTM E23。該標(biāo)準(zhǔn)包含用于輕型裝甲最大厚度≤0.5英寸的控制軋制、淬火和回火高強(qiáng)度軋制鋼裝甲板的材料要求。由該規(guī)范覆蓋的鋼裝甲為軍用,該裝甲可用于輕型非結(jié)構(gòu),用來(lái)抵抗球形彈或穿甲彈以及抗多發(fā)彈要求的場(chǎng)合[30]。

MIL-A-11356標(biāo)準(zhǔn)《鑄造均質(zhì)戰(zhàn)車(chē)裝甲鋼》于1962年3月2日制定頒布,歷時(shí)58年修訂6次。最新標(biāo)準(zhǔn)為MIL-A-11356(1987年5月22日)。由于鑄造裝甲鋼戰(zhàn)車(chē)逐漸退出應(yīng)用,所以該標(biāo)準(zhǔn)自1987年到現(xiàn)在一直沒(méi)有修訂,但該標(biāo)準(zhǔn)并未廢棄[31]。

3 裝甲鋼及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展建議

3.1 裝甲鋼及其標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析對(duì)比

3.1.1 國(guó)外情況

通過(guò)對(duì)歐洲國(guó)家、美國(guó)和澳大利亞裝甲鋼研究現(xiàn)狀對(duì)比,基本可以得出下面的結(jié)論。歐洲國(guó)家如瑞典、法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)等國(guó)在裝甲鋼研發(fā)和制造方面處于世界領(lǐng)先,不論是在裝甲鋼的品種、規(guī)格和性能,還是在材料系列方面,都形成了一整套完善的裝甲鋼材料系列和材料體系,同時(shí)也制定了自己的企業(yè)技術(shù)規(guī)范、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等,使得裝甲鋼廣泛用于主戰(zhàn)坦克和裝甲車(chē)輛以及轎車(chē)、公安、警察、執(zhí)法、建筑防護(hù)以及銀行設(shè)備等領(lǐng)域。美國(guó)在裝甲鋼的研發(fā)和制造方面居世界領(lǐng)先,裝甲鋼制造商很多,但未形成完善的材料體系。美國(guó)在裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)方面形成了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系,如MIL-DTL-12560 《軋制均質(zhì)裝甲鋼板軍用規(guī)范》、MIL-DTL- 46100《高硬度軋制鋼裝甲板》和MIL-DTL-32332《超高硬度軋制裝甲鋼板》。為了滿(mǎn)足武器裝備對(duì)裝甲鋼的需求,不斷修訂完善裝甲鋼的標(biāo)準(zhǔn)。鑿孔裝甲鋼板由英國(guó)國(guó)防部國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研制成功,并由印度塔塔鋼廠批量生產(chǎn)銷(xiāo)往世界各地。美國(guó)在2007年10月18日制定了MIL-PRF-32269《鑿孔均質(zhì)鋼裝甲》軍用標(biāo)準(zhǔn)。

隨著陸軍武器裝備快速部署、全域機(jī)動(dòng)的需求,從而對(duì)裝甲鋼提出了輕量化的需求。世界各國(guó)都在發(fā)展輕型裝甲鋼材料技術(shù)以及結(jié)構(gòu)技術(shù)。

超貝氏體鑿孔裝甲鋼板就是其中之一,這種裝甲鋼依靠?jī)?yōu)秀的微觀組織、鑿孔端部效應(yīng)以及孔角度、大小和形狀的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了抗彈性能和輕量化要求。

低密度裝甲鋼也已成為目前世界各國(guó)的研究熱點(diǎn),不少?lài)?guó)家競(jìng)相開(kāi)展研究。美國(guó)陸軍坦克車(chē)輛研發(fā)工程中心(TARDEC)項(xiàng)目執(zhí)行局地面戰(zhàn)車(chē)部的R.A.Howell等[32]對(duì)于新型裝甲級(jí)Fe-Mn-Al-C合金鋼進(jìn)行了研究。研究表明,高鋁含量的Fe-Mn-Al-C合金由于具有較高的比強(qiáng)度而得到廣泛的應(yīng)用。這種新型鋼可以與MIL-A-12560的性能相匹配,體積與RHA相同,但質(zhì)量小于RHA。理想的韌性?shī)W氏體和彌散有序鐵素體的顯微組織和均勻分布的碳化物將使該合金達(dá)到最大的力學(xué)性能。迄今為止,高鋁鐵錳鋁碳合金可以利用現(xiàn)有的工業(yè)實(shí)踐和能力制造。不需要特殊的設(shè)備,但在合金、殘余原子元素、從液態(tài)熔體到大氣的熱力學(xué)反應(yīng)以及各種接觸面方面都需要特殊的考慮。正在進(jìn)行的初步工業(yè)試驗(yàn)顯示出這種合金可以以適當(dāng)?shù)囊?guī)模生產(chǎn)出來(lái),可作為一種新型商業(yè)化裝甲鋼。隨著低密度裝甲鋼關(guān)鍵技術(shù)的突破,材料性能、加工性能以及抗彈性能會(huì)得到較大提高。該材料一旦研制成功并大量應(yīng)用,那將會(huì)成為鋼鐵工業(yè)的革命性材料。

北卡州大學(xué)教授Afsaneh Rabiei已經(jīng)研制出復(fù)合泡沫鋼裝甲板。在2017年的試驗(yàn)中,1英寸厚的板材可以抵抗小口徑彈藥,獲得了NIJ Level IV級(jí)認(rèn)證。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CMF鋼比目前所用的裝甲材料提供更好的防護(hù),同時(shí)顯著減重[33]。據(jù)美國(guó)大眾機(jī)械網(wǎng)站2018年3月28日發(fā)表了題為“美國(guó)下一代坦克可能用鋼泡沫防護(hù)”的報(bào)道,文中稱(chēng)北卡州大學(xué)和美國(guó)陸軍航空兵應(yīng)用技術(shù)部已經(jīng)發(fā)明了復(fù)合金屬泡沫鋼[34]。早在2016年《大眾機(jī)械》就發(fā)表了關(guān)于該材料對(duì).30口徑APM2穿甲彈的抗彈試驗(yàn)。

從以上3種材料的特點(diǎn)和性能可以看出,鑿孔裝甲鋼和復(fù)合金屬泡沫鋼板以及低密度裝甲鋼均可在保持或優(yōu)于目前裝甲性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)防護(hù)裝甲的減重。隨著材料關(guān)鍵技術(shù)的突破,在不久的將來(lái)可獲得應(yīng)用。

3.1.2 國(guó)內(nèi)情況

隨著坦克裝甲車(chē)輛的發(fā)展,我國(guó)裝甲鋼研制經(jīng)歷了從引進(jìn)、仿制,發(fā)展到目前自主研發(fā)。先后研制出軋制均質(zhì)裝甲鋼、低硬度裝甲鋼(HBW217-255)、中硬度裝甲鋼(HBW260-340)、高硬度裝甲鋼(HBW388-514)和超高硬度裝甲鋼(HBW514-578),基本滿(mǎn)足了不同型號(hào)的車(chē)體、炮塔以及復(fù)合裝甲和披掛裝甲等防護(hù)要求,獲得了廣泛應(yīng)用。隨著裝甲結(jié)構(gòu)件對(duì)高硬度裝甲鋼冷彎性能的要求,國(guó)內(nèi)工業(yè)部門(mén)和行業(yè)研究所聯(lián)合對(duì)已定型的高硬度裝甲鋼進(jìn)行了改進(jìn),研制出冷彎性能較好的高硬度裝甲鋼。

隨著裝甲鋼的不斷發(fā)展,工業(yè)部門(mén)、行業(yè)研究所和工廠以及軍方共同編制了裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn),如GJB 1496A—2000 《裝甲用28Cr2Mo、26SiMnMo和22SiMn2TiB鋼板規(guī)范》,GJB31A—2000 《裝甲用30CrMnMoRE、30CrNi2MnMoRE和30CrNi3Mov鋼板規(guī)范》、高硬度鋼板驗(yàn)收技術(shù)條件和超高硬度鋼板驗(yàn)收技術(shù)條件,以及2015年12月頒布出版的GJB 8486—2015 《裝甲用30CrNiMoNb和42CrNiMoV鋼板規(guī)范》。GJB 8486—2015實(shí)際上是將高硬度鋼的改進(jìn)型和原有的超高硬度裝甲鋼從企業(yè)技術(shù)條件上升到國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止,裝甲鋼全部納入國(guó)軍標(biāo)。除了裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)外,還制定了GJB 1998—1994 《裝甲車(chē)輛用軋制均質(zhì)鋼裝甲件通用規(guī)范》。從以上可以看出我國(guó)裝甲鋼材料系列齊全,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也已頒布。

通過(guò)裝甲鋼國(guó)內(nèi)外情況對(duì)比看,主要存在以下不足:

1) 裝甲鋼

我國(guó)裝甲鋼與國(guó)外相當(dāng),形成低硬度、中硬度、高硬度和超高硬度的系列,但硬度水平低于國(guó)外,國(guó)外超高硬度裝甲鋼硬度已達(dá)到HBW640,而且在超高硬度下仍然保持良好的韌性。國(guó)內(nèi)裝甲鋼基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究與國(guó)外相比存在差距,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)少,使用性能數(shù)據(jù)不全比如疲勞性能和抗彈性能等。新型裝甲鋼研制緩慢,我國(guó)裝甲鋼基本上是20世紀(jì)70、80和90年代的研究成果。高硬度裝甲鋼做了一些改進(jìn)。

2) 標(biāo)準(zhǔn)研究

從材料研究和頒布標(biāo)準(zhǔn)看,標(biāo)準(zhǔn)工作滯后于材料發(fā)展,有的裝甲鋼長(zhǎng)期以來(lái)一直采用企業(yè)技術(shù)規(guī)范,目前裝甲鋼已經(jīng)納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)軍標(biāo)。但標(biāo)準(zhǔn)研究工作未根據(jù)武器裝備的需求以及國(guó)外相關(guān)的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)去研究我們的材料和標(biāo)準(zhǔn)存在的不足,提出材料研制工作的建議和及時(shí)制定與修訂材料標(biāo)準(zhǔn)。材料標(biāo)準(zhǔn)修訂與制定滯后于材料發(fā)展。

3.2 裝甲鋼及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展建議

戰(zhàn)車(chē)發(fā)展提出對(duì)裝甲鋼材料的需求,裝甲鋼的研制生產(chǎn)和應(yīng)用又推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。而標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展也會(huì)指導(dǎo)、規(guī)范材料的研制和生產(chǎn)以及應(yīng)用,使材料健康有序可持續(xù)發(fā)展,從而推動(dòng)坦克裝甲車(chē)輛的發(fā)展。因此,不斷研究和完善裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)意義重大。

通過(guò)裝甲鋼材料技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展對(duì)比分析,提出如下建議:

1) 加強(qiáng)裝甲鋼基礎(chǔ)研究,建立裝甲鋼數(shù)據(jù)庫(kù)。研究裝甲鋼化學(xué)成分-微觀組織-工藝-高硬度-高韌性之間的關(guān)系,探索提高裝甲鋼高強(qiáng)韌的關(guān)鍵技術(shù)途徑,研制出用于未來(lái)陸地戰(zhàn)車(chē)所需的裝甲鋼材料;

2) 開(kāi)展新型納米組織裝甲鋼研究,在提高裝甲鋼強(qiáng)度、硬度的同時(shí)還要提高韌性,從而提高裝甲鋼的抗彈性能、抗爆轟性能和抗多發(fā)彈性能,不斷滿(mǎn)足未來(lái)坦克裝甲車(chē)輛的發(fā)展需求;

3) 加強(qiáng)低密度裝甲鋼研究,建立人才、設(shè)備和軟硬件一流的國(guó)家隊(duì),攻克裝甲鋼關(guān)鍵技術(shù)及工程化技術(shù);

4) 加強(qiáng)裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)研究和制定及修訂工作。要堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂與裝甲鋼研制緊密結(jié)合,不能脫鉤,建立相互聯(lián)絡(luò)機(jī)制。積極跟蹤國(guó)內(nèi)外材料和標(biāo)準(zhǔn)以及武器裝備發(fā)展的新動(dòng)向、新需求,提出裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)研究、制定和修訂的長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和具體規(guī)劃;

5) 加強(qiáng)裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn)工作研究隊(duì)伍建設(shè)。建立由標(biāo)準(zhǔn)管理單位、軍方、行業(yè)及工業(yè)部門(mén)、高等院校等單位組成的戰(zhàn)略聯(lián)盟,發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步做好標(biāo)準(zhǔn)的研究、制定和修訂工作。

4 結(jié)論

1) 我國(guó)裝甲鋼品種與國(guó)外相當(dāng),已形成低硬度、中硬度、高硬度和超高硬度系列。但硬度水平低于國(guó)外裝甲鋼,新型裝甲鋼基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究與國(guó)外相比存在差距。

2) 從材料研究和頒布標(biāo)準(zhǔn)看,標(biāo)準(zhǔn)工作滯后于材料發(fā)展,有的裝甲鋼長(zhǎng)期以來(lái)一直采用企業(yè)技術(shù)規(guī)范。目前裝甲鋼已經(jīng)有了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)軍標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)研究工作應(yīng)根據(jù)坦克裝甲車(chē)輛的需求結(jié)合國(guó)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)制定與修訂我國(guó)裝甲鋼標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)裝甲鋼的研制方向。

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