Печать

СТВОЛЬНАЯ СТАЛЬ

 Основной параметр стали, необходимый для обеспечения прочности стволов - предел упругости (или пропорциональности), то есть такая удельная допускаемая нагрузка, после снятия которой металл возвращается в первоначальное состояние без остаточных деформаций. Согласно справочникам, предел прочности (и в большой степени предел упругости) среднеуглеродистых сталей не зависит от содержания углерода, а зависит только от твердости.

Например, предел прочности и для стали 25, и для стали 50 при одинаковой твердости одинаков, хотя содержание углерода отличается вдвое. Другое дело, что получить твердость в 35HRC для стали 25 сложно, а для стали 50 просто. Это же относится и к малолегированным сталям, у которых влияние легирующих элементов на твердость невелико.

 

Характеристики ижевских ствольных сталей (по данным испытаний

 

марка стали

твердость НВ

предел прочности, кг/мм2

предел текучести, кг/мм2

относит, сужение, %

относит, удлинение,

%

предел упругости (допустимый) кг/мм2

Сталь 50А

241

87-90

65-70

58-63

24.5 - 22

55

Сталь ЗОХРА

302

100-115

80-90

50-60

18-23

60

Стволы иностранных дробовиков выпуска 1970-х годов («Браунинга», «Беретты», «Винчестера») имеют очень мало легирующих элементов: около 1% хрома и до 0,15% молибдена. Для стволов гладкостволок выбор стали не имеет большого значения, поскольку для всех среднеуглеродистых нелегированных и малолегированных сталей прочность зависит от твердости, а не от содержания углерода. Поэтому нельзя говорить о том, что ствольная сталь одной фирмы прочнее другой, не упоминая ее твердости. Вполне вероятно, что все отличие как раз в твердости и заключается.

В справочниках указывается допускаемый предел прочности, гарантированный с учетом возможных дефектов металла - заковов, волосовин от прокатки, неметаллических включений. Фактически мартеновская сталь 50А имеет его почти вдвое выше. Несколько больший предел прочности легированной стали объясняется тем, что эти стали обычно получают в электропечах, часто после электрошлакового переплава, поэтому они гораздо более чистые. Дефекты структуры могут появиться в процессе дальнейшей обработки стволов - попадание окалины при ковке, пережог, отпускная хрупкость и т.д. Именно из-за внутренних дефектов и загрязняющих включений справочники устанавливают допустимый предел упругости для литой стали 50Л на 30% меньше аналогичной по содержанию углерода стали 50А.

Добавка в ствольную сталь легирующих элементов обычно является чисто технологическим улучшением - такая сталь лучше термообрабатывается, не требует дополнительных операций подкалки, хорошо полируется. Добавка даже 1-2% хрома или никеля позволяет, не меняя режимы термомеханической обработки, получить более твердые, а значит и более прочные стволы без дополнительных затрат. С точки зрения прочности, добавка легирующих элементов также позволяет получить вязкость, необходимую для сохранения пластичного, а не хрупкого характера разрушения стволов, что проявляется при увеличении твердости стали. Эта добавка вместе с вязкостью резко уменьшает износ нарезных стволов. Пластичность стали уменьшает вероятность разрушения при длительном на-стреле, а в случае разрыва ствола не образуется осколков.

Другая причина применения легированных сталей - облегчение ухода за стволами. Замечено, что для хорошей коррозионной стойкости необходимо, чтобы в стали было не менее 13% хрома. Поэтому нельзя считать, что сталь ЗОХРА или любая другая с 2 — 5% легирующих добавок не будет ржаветь. Хромовое покрытие, даже тонкое и пористое, значительно тверже ствольной стали и лучше работает на истирание. Единственной действительно коррозионно стойкой сталью в России, пригодной для изготовления стволов, можно считать сталь 40X13. Однако никаких сведений об изготовлении стволов из стали такого типа в России у меня нет. За рубежом нередко встречаются охотничьи ружья и винтовки со стволами из нержавеющей стали (чаще просто покрытые никелем). Немецкий профессор В. Швиннинг в 1937 г. писал о ствольной стали с 18% хрома и 8% никеля, но добавлял, что такие стволы очень сложно обработать и закалить, кроме того, их трудно спаять в блок свинцовым припоем, но легко распаять при интенсивной стрельбе.

Жарким днем в конце лета достаточно дать подряд 20-30 выстрелов из дробового или еще меньше из нарезного ствола, и боковые планки могут начать отваливаться. Это особенно актуально для высоколегированных и более твердых стволов, которые хотя прочнее, но, значит, тоньше. У них сцепление свинцового припоя слабее обычного. Мяг-кий свинцово-оловянный припой теряет прочность задолго до плавления.

Видимо именно потому, что сам по себе химический состав и марка стали не являются гарантией качества, нормативная документация России применяет условное обозначение ствольного материала в виде стилизованных знаков «Сп» и «Сл» на стволах. Первый знак свидетельствует о том, что гарантированный предел упругости менее, а второй знак более 70 кг/мм2. Но документация не оговаривает, на какой стадии обработки эта цифра должна быть обеспечена. Обычно «Сп» - это сталь 50А, «Сл» - сталь 30ХН2МФА.

Изменение механических характеристик стали при разной твердости сильно сказывается на технологии обработки. Например, очень сложно править твердые стволы, пайка на латунь или высокосеребросодержащий припой приводит к резкому понижению твердости (обычно в патроннике) и к неравномерности структуры по длине ствола. Стволы современного нарезного оружия получают практически готовыми, сразу с нарезами, после холодной ротационной ковки (редуцирования). Часто их даже не трогают снаружи, оставляя «чешуйчатую» кованую поверхность, что, как утверждают, улучшает кучность.

Дробовые стволы проходят более сложную и длительную обработку. Их обычно получают горячим редуцированием, когда непосредственно перед бойками стоит индуктор, нагревающий заготовку. Степень деформации при этом много больше, но и точность значительно хуже. Часто окончательно каналы стволов и патронники получают после многократного развертывания и полировки-свинцовки (шустовки) или хонингования уже спаяного и обработанного снаружи блока стволов, что и вызывает появление разностенности в сечении.

Хотя на практике размеры стволов чаще всего назначаются по традиции, расчеты минимальной толщины стенки проводятся. Чем тверже ствол, тем тоньше можно сделать его стенки, причем их минимальная толщина определяется не столько прочностью на разрыв, сколько жесткостью. От выстрела тонкий ствол, может быть, и не разорвется, но со временем превратится в мятую жестяную трубу.

Наибольший интерес вызывает вопрос о том, как твердость ствола влияет на характеристики боя. Для нарезных стволов это, в общем, понятно: чем тверже ствол, тем он более напряжен и близок к пружине, что должно влиять и на вибрацию дульного среза. Получается парадокс: чем тверже ствол, тем он должен быть толще. Исходя из этого, чем мягче ствол, тем лучше должна быть кучность стрельбы пулей. Зто относится в первую очередь к нарезным стволам и может быть объяснено остаточными напряжениями в стали. Сегодня для повышения кучности нарезных стволов в промышленности начинают применять циклическую обработку холодом - многократное замораживание почти до -200 °С.

Меньшая твердость увеличивает, конечно, износ ствола и соответственно уменьшает срок службы. Один из теоретических путей решения проблемы таков: получить при ковке и термообработке повышенную твердость в патроннике и пульном входе, а меньшую твердость в дульной части компенсировать созданием напора канала к дульному срезу для обжатия пули, уменьшения прорыва газов, получения кучности и живучести.

 

 

 

Несколько по-иному обстоят дела с влиянием свойств стали на бой дробовых стволов, у которых кучность и живучесть часто зависят от размеров ствола, его канала и дульного сужения. Исследования влияния твердости стволов на наиболее загадочный параметр боя дробовика - резкость, или, что обычно под ней подразумевается, дульную скорость, практически не проводились. Можно только предполагать, что чем толще ствол, тем меньше деформации стенок при выстреле, тем меньше прорыв пороховых газов через пыжи. Увеличение прочности и твердости стали не изменяет величины деформаций от прилагаемых нагрузок, в том числе и при выстреле. Величина деформации зависит от модуля упругости, который для разных сталей отличается незначительно. Уменьшение толщины стенки при увеличении прочности стали даже увеличит ее деформации, а следовательно и прорыв газов. Влияние прочности стали на бой ружья достаточно трудно выявить, потому что практически невозможно изготовить два одинаковых ствола. Кроме того, качество российских патронов сводит достоверность испытаний к нулю. После небольшой практики довольно просто увидеть дефекты в канале дробового ствола - «пузыри», кривизну, овальность. Часто можно заранее сказать, что ствол будет бить не так, как надо, однако практически невозможно предсказать на глаз резкость боя. Поэтому почти все «выборы» в магазине без пробы стрельбой сводятся к гаданию на кофейной гуще. Теоретически волнистость, овальность и прочее прежде всего сказываются на резкости боя за счет прорыва пороховых газов через пыжи.

Все же представляется невероятным, что такое влияние может превышать разброс скоростей от допусков на патроны, поскольку деформации в патроннике даже при усиленном выстреле не могут превышать 0,04 мм, а в дульной части ствола - в сотни раз меньше. Эффект от подбора элементов снаряжения и пересыпки дроби крахмалом должен быть на порядок выше. Установлено, что только прорыв пороховых газов через пыжи составляет около 10%.

Поскольку твердость стали стволов малоинформативна для широкого круга охотников и различие химического состава разных марок невелико, фирмы-производители придумывают особые названия своих ствольных сталей. С другой стороны, если разные стали имеют практически одинаковые прочностные характеристики при одинаковой твердости, то на первый план выходят надежность технологии и качество продукции, что рождает доверие к фирме и ее торговой марке. А что же еще нужно охотнику, если надпись на стволах вызывает уважение?

Комментарии   

 
+1 #1 владимир 12.02.2017 07:21
прошу вас выслать ствольную сталь , 2. болванки по 40 см ,наруж. диаметр 30мм
Цитировать
 

Добавить комментарий

eburg