二战的表面硬化装甲是什么意思?哪几个国家在

2022-06-05 19:37 点击:278 编辑:邮轮网

谢谢邀请!兔哥回答:二战时期的所谓表面硬化装甲简单讲就是一种钢板表面硬化处理工艺,也就是我们所熟悉的淬火工艺,不过并不是简单的淬火,而是渗碳淬火工艺。所谓渗碳就是在已经成型的钢板表面上经过低温回火、一次加热淬火、高温渗碳回火、二次淬火冷处理等等工序,使钢板渗入碳元素,能够增加钢表面的硬度以及耐磨性能。属于对钢板的再处理工艺,所使用的钢板基本都是低碳钢板(碳含量低于0.25%),已经有了足够的碳也就不能再做渗碳淬火了。

表面硬化装甲被德国、日本在二战时期广泛用于坦克的装甲用钢,这两个国家都有一个共同点,就是缺少贵重金属,也是一个无奈的选择。渗碳技术并不是什么新工艺,咱们祖先早在两千多年前就已经这么做了,只不过技术没这么先进而已。通常情况下经过渗碳淬火处理的普通低碳钢板能够在表面0.8~1.2毫米的深度渗入碳元素,有的﹐渗碳深度可达2毫米甚至更深。理论上越深越好,通常情况下低碳钢经过渗碳淬火后的表面强度比普通的低碳钢板提高硬度20~30%,这样就能够起到增加装甲厚度的作用。我们知道碳多少硬度增加,但韧性却会下降,也就是说会使钢板变的具有脆性,因此,坦克用装甲表面硬化处理的装甲钢基本都是外表面硬化处理,防止里面硬化处理后被击中时产生装甲因脆性而崩落。渗碳淬火技术也属于装甲技术的第二代技术,第一代是普通的低碳钢装甲。

装甲表面硬化处理也是坦克装甲发展的一个历史阶段,坦克自1915年诞生时就考虑到了装甲强度的问题,所以使用了当时最好的锅炉用钢,当时的10毫米厚的装甲就能抵挡战场上的武器弹药了,后来就逐步的出现了克星,于是坦克一路走来越来越重了,10毫米不行就20毫米,20毫米不行就30毫米……一直到现在的装甲防护水平相当于1000毫米以上的均质装甲厚度。而反坦克武器也是一步步紧逼,其实坦克装甲防护正是反坦克弹药给逼的。但总不能无限的依靠增加装甲厚度解决问题吧!于是到了上世纪三十年代中后期,也就是第二次世界大战前期,破甲弹出现了,装甲终于不能指望靠增加厚度抵抗打击了,正是这个阶段,坦克装甲从过去的低碳钢装甲开始走向了合金装甲。

合金装甲防护技术属于第二代装甲防护技术,主要就是在低碳钢装甲中加入贵重金属,例如,加入镍、铬、钼、锰等合金元素,这样坦克装甲钢板的强度就成倍增加,但有一个问题,就是这些贵重金属非常奇缺,并不是谁都能够获得。二战时期德、日等国就缺少这些贵重金属的获得,无奈之下只能是采取传统的表面渗碳硬化处理工艺,也就是硬化装甲。硬化装甲的防护性能和合金钢装甲比并不占优势,例如,20毫米合金钢装甲的防护性能能够达到30甚至40毫米厚匀质装甲的强度,渗碳淬火工艺钢装甲只能达到26毫米厚匀质钢装甲的厚度,所以二战时期德国坦克装甲厚度普遍大。对德国来说,可喜的是二战时期的合金钢装甲技术发展并不快,否则更难。

坦克装甲渗碳淬火工艺在二战时期也不是什么新技术,主要用在齿轮、轴承等等零件的加工处理上,增加硬度的同时又能具备很好的耐磨性能,被广泛用于机械制造,武器装备领域,由此来看,德国也是因为缺少资源才采取了这样的工艺措施,否则凭借二战时期德国的军工技术先进程度,研制出高性能的合金装甲并非不可能。今天德国的坦克装甲防护水平以及火炮工艺水平大家应该有所认识,也是一种技术传承。总体而言,装甲表面渗碳硬化处理后的装甲防护性能不及合金钢。二战时期坦克装甲防护还有一个就是铸造,主要用在炮塔的制造上,苏联的著名T-34坦克就采用了铸造技术,铸造技术的优势有很多,工艺简单,用时少,在二战的坦克消耗战中,一辆坦克的用工工时决定了战争的走向。二战时期装甲焊接技术水平并不高,特别是合金钢装甲的焊接对工艺要求高,制约了坦克的发展。

我们以德国和苏联坦克用工工时来对比一下,苏联T-34坦克从外观上就能看出来,结构布局非常简单,从正面看就是一个三角形,车体采用倾斜装甲,炮塔为铸造成型,T-34坦克的工时约8000工时,而虎式坦克的工时28000工时,德国用时最好的是好Pzkpfw IV号坦克,工时5000工时,不过对于这个也存在着疑问,例如,lV号坦克的75毫米坦克炮用工时就2200个,也许是组装工时吧!不过德国的 lV号坦克确实是一款适合消耗战的中坚车型,只不过是在虎式坦克和黑豹坦克的夹缝中生存,靠吃虎式坦克和黑豹坦克的剩饭支撑着,即便是这样,这款被称为“日耳曼军马”的 lV号坦克还是达到了虎式坦克和黑豹坦克总产量一倍左右。由此来看,装甲技术的生产也关系到了武器装备的产量。

二战时期的渗碳淬火硬化装甲技术使用国家最多的就属德国,德国的坦克装甲车辆上普遍使用了这种工艺。第二应该属于日本,日本的小豆坦克就是采用了渗碳淬火技术,不过日本坦克就是一个另类,不值得一提,不够丢人的。日本使用渗碳淬火硬化工艺主要是海军舰船上使用,大和号战列舰就采用了渗碳淬火工艺处理舰体钢板。其它的国家例如英国也有使用,不过不是主流。其实装甲渗碳淬火技术并不是装甲技术,而是后处理工艺,等于是重新在处理一遍。虽然能够增加装甲强度,但用工时也被延长,不如在低碳钢冶炼期间直接加入2 % ~6%的镍、1%~ 2.5%的铬、0.2 %~0.6% 的钼等来的快。属于没有办法的办法。

现在渗碳淬火工艺依然是一个普遍使用的技术,只不过是和二战时期的技术比要现在化了很多,同时性能也大幅度提升,工艺也多种多样。不过,坦克装甲技术可不需要这种工艺了,已经走向了复合装甲,凯夫拉装甲等等,至于具体性能没人说,坦克装甲技术从诞生都是严格保密的,现在更是如此,没人说,多数只能是猜测,所以,以上数据来源网络,仅供参考。现在的渗碳还有渗其它的元素技术很成熟了,主要是工业机械零部件的加工生产领域。

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表面硬化装甲就是渗碳装甲,现在已经不用了,被性能更加优秀的复合装甲所取代了。这里首先说一下装甲钢的“抗弹特性”,评价一块装甲钢的“抗弹特性”必须全面的结合弹丸高速冲击载荷下装甲钢的硬度和韧度,硬度能够抵御弹丸破片的直接冲击,韧性能够防止装甲破裂以及背部崩裂,也就是防二次破片。

▲1892年美国人哈维发明了哈维钢(一种舰用钢),也就是渗碳表面硬化的镍合金钢,给上图的奥林匹亚号巡洋舰使用,随后德国人研制出了克虏伯钢,一种渗碳表面硬化的镍铬合金钢

1888年英国人首次推出了全钢装甲板,到了第二次世界大战以后装甲钢迎来了新的发展,传统的装甲钢主要是控制碳的含量来提高硬度,但是这样一来问题也就出现了,随着碳含量的增加,装甲钢的韧性就会急速下降,这时前面所说的“抗弹特性”就会降低,于是就诞生了所谓的表面硬化装甲。通过长达数星期的渗碳工艺可以改变碳在装甲表层和底层的含量,这样就能得到表层硬度高,底层韧性高的渗碳装甲。

▲二战后期苏联人对德国装甲的打靶测试,可以看到整块装甲已经发生了破裂,这就是韧性不足,“抗弹特性”失衡的必然结果

因为工艺高而且耗时,现如今这种表面硬化装甲已经不再使用了,再者说如今的装甲钢可以通过控制合金来提高“抗弹特性”,所以在硬度和韧性上的平衡早就超过了表面硬化装甲。二战期间德国曾大量使用表面硬化装甲,其中很大的一个原因就是资源的短缺,比如钼就能有效的提高装甲的韧性,但是英国人破坏了德国人在瑞典的矿区后,德国装甲质量就严重下降,这才被迫大量使用表面硬化装甲。

▲乌克兰T84坦克的多层间隙复合装甲,这种装甲的“抗弹特性”已经和表面硬化装甲不是一个层面了(图片来源:新浪微博)

进入70年代以后间隙复合装甲技术飞速发展,像二战那样的厚装甲钢已经很少使用了,合金的含量也从6%下降到了3%,因为几十年的经验证明单靠某合金元素的增减来提高“抗弹特性”不太现实,现如今的装甲钢更加重视纯净度,二战期间的装甲钢有害杂质较高,在弹丸的高速冲击下容易发生脆性损伤,所以各国对装甲钢中的杂质含量有着严格的规定。

说到底表面硬化装甲只是一个战时的临时性产物,二战结束后,表面硬化装甲也就失去了存在的意义。

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