坦克炮钢强度（坦克炮大工业的象征）

#陆战王者#

我军99大改型主战坦克集群，它安装了一门世界上最强大的125毫米滑膛坦克炮。

前两篇文章粗略的介绍了我军105毫米的基本性能，在引进L7型坦克炮生产线同时，我又从奥地利引进了电弧炉 电渣重溶生产坦克炮管钢的生产工艺，这一引进技术使我国包括坦克炮在内的所有大口径火炮技术向前迈进一大步！

图片上是L7型105毫米线膛炮的炮管，只有采用先进的钢材冶炼技术和机械加工工艺才能制造出来威力强大的坦克炮，那么先进的坦克炮到底是怎样制造出来的？

炮管钢材冶炼工艺

现代坦克炮的制造先要从冶炼钢材开始，图片上就是对炮管钢进行初步冶炼的电弧炉，橙色箭头所指是：石墨电极，它通电后产生电弧熔化炉料；蓝色箭头所指是：炉门，加石灰块儿、萤石、铁矿石（脱碳）、各种合金用的有色金属...等炉料都从这里加进炉内；图片当中绿色箭头所指是：电弧炉的内炉，废钢、难溶金属都事先放在里面，采用下致密上疏松的炉料装填方式，并且要先通过预热后再用吊车吊防近电弧炉中，这样可以节省冶炼时间和降低能耗；黄色箭头所指的那堵墙里面就是电弧炉的电控操纵室，里面有配电员通过仪器/仪表监控炉子的冶炼情况是否正常。

电弧炉炼钢是目前钢铁联合企业的主要炼钢工具，通常都是三相交流式电弧炉，也就是由三根石墨电极通电后形成高温电弧，对炉料进行加热、熔化和进一步脱磷脱硫和其它一些有害气体和杂质，并且电能是纯净的不像氧气（转炉用的冶炼助燃气体）或者煤气（平炉用的燃料）会有些杂质影响钢液的纯净度。

通过一段时间的钢液冶炼，再经过合金化后温度适合了开始出钢，要把钢液倾倒近钢包内进行浇铸作业，由于还要进行下一步的电渣重溶精炼，所以要将钢液浇铸成棒材，便于电渣重溶炉的卡头夹持。

这些钢棒就是通过浇铸方式得到的电渣重溶炉用的自耗电极，但浇铸方式得到的自耗电极质量不好，需要机械加工切削清除表面不良物，不如连铸或者钢锭轧制出来的自耗电极质量高，所谓“自耗电极”就和我们平常看到电焊条是一样的，只不过它的表面不涂有焊接保护药皮。

自耗电极制造完成后就进入到电渣重溶精炼阶段，所谓电渣重溶的原理也是和我们平时看到了电焊一个样，区别是电焊只是焊接焊缝，而电渣重溶炉是将许多根自耗电极熔化后铸造成一个很大的锻造用钢锭。

电渣重溶炉通常有多臂式和单臂式两种，目前大部分钢铁企业才有多臂式，多臂式就是有三、四根升降式卡臂，在顶端有卡头用于夹持自耗电极，并且升降臂里面有送电设备和电缆，图片当中10就是：升降比；4是卡头；5是自耗电极；1是炉体。

使用多根升降臂的电渣重溶炉生产时间可以剪短，并且是三、四根自耗电极同时熔化即提高了生产效率又能铸造出特大型钢锭。

在使用电渣重溶炉熔化自耗电极时出现了一种新工艺，就是：炉内自紧工艺。这种工艺方法可以大量的节省材料，更能提高生产效率和降低成本。基本的生产工艺是：在炉内放置一根相应直径的空心管和布置高压管线，目的是通高压冷却水 →当自耗电极开始熔化时钢液就会附着在这话空心管上，有高压冷却水的迅速降温，会让熔化的钢液瞬间凝固→当自耗电极继续熔化时，后续熔化的钢液就会附着在已经凝结的钢液上面→就这样一点点的熔化、凝结最后形成了一根需要尺寸的炮管粗坯，同时由于不断的熔化和凝结就会形成热胀冷缩的挤压力，使得粗坯的内部金属结晶体和金属链变得很致密！达到了钢材的强度，这就是所谓的“炉内自紧工艺”。

锻造加工工艺

图片上绿色箭头所指的就是炉内自紧工艺生产出来的炮管粗坯；蓝色箭头所指的是锻造后经过穿孔的粗坯。

从质量上来说炉内自紧工艺生产出来炮管坯适合制造低膛压的105~122毫米中等口径榴弹炮，它不如锻造的粗坯质量好，坦克炮管和155毫米大口径榴弹炮的炮管还得是锻造钢锭生产出来的粗坯。

电渣重溶炉生产出来的钢锭重量普遍超过30吨，原则上来说钢锭越大锻造的时间就会越长，通过3万吨以上的锻造机反复锻压会使钢锭的内部变得更加的致密，对提高炮管的质量非常有利。

大型钢锭不能直接制造炮管，需要将它锻造塑型，从短粗变成相对的细长，然后截成需要进行穿孔的炮管粗坯的长度。

炮管粗坯加工成炮管初管前，需要进入到清理机进行外表面火焰去除氧化铁皮，以免锻造过程中使氧化铁皮砸入到钢材浅表面。

然后才能进入到旋转锻造机当中进行锻造拉长，达到炮管初管要求的尺寸，万吨级大型钢锭锻造机和5000吨以上级旋转锻造机都是重要的工业设备，没有它们根本制造不出来包括坦克炮在内的所有大口径火炮炮管，但这类重型工业装备只能是自己制造，想要外购是不可能的，重型工业装备制造技术是一个国家的工业命脉，怎么可能出售给外人？出售之后人家制造出来的产品就会挤占你的市场份额，所以这些重型机械设备都是严禁出口的。

通过旋锻机的再次锻造不但可以拉长管坯，还能让钢材的内在致密性进一步的提高。

机械加工和热处理工艺

炮管粗坯旋锻完成后要进入到镗床进行穿孔加工工序，就是用镗床给钢坯穿一个深孔，加工成炮管初管，125毫米口径的坦克炮管长度超过6米，这样长的加工件进行深孔加工对于技术的要求非常严格，这个阶段炮管虽然还没进行热处理工序但它已经很坚硬了，深孔加工又是“冷加工”工艺，对于深孔刀和连杆的要求也是最高等级的，同时在加工过程中卡盘的转数和冷却油量都有严格的要求，还需要工作几十年的高级技师上阵才行，因为深孔加工在外面是看不到内壁加工情况的，只能是凭着几十年的工作经验去判断。

初管转孔完成后要进入到热处理工艺，就是将初管加热到1100℃以上，再进行淬火处理（油淬）是钢的金属晶粒和金属链固定在最佳大小和结构，以达到最佳的理化要求，淬火之后的初管还要进行回火处理...热处理工序是生产任何钢铁制品重要工艺流程，热处理的好坏直接影响到了钢铁制品的质量，热处理好的钢铁制品要比未经过热处理的在性能上和使用耐久性方面至少提高3倍以上！但是，对于军工制品的热处理各国都是相互间技术封锁的，比如说：美军M48坦克都退役几十年了，制造它的钢材只能找到化学元素配方，其它的工艺一概不知...所以，军用钢材的研发只能是自己摸索出来，要知其然、知其所以然。

热处理完成之后要进行液压修直工艺流程，就是要将炮管修成仪器几乎测试不到弯曲。坦克炮在战场上的射程通常在3000米内（打坦克）并且尽量要打击敌方坦克的薄弱环节，但3000米坦克的薄弱区变得非常小，这就要求坦克的射击精度非常高！否则偏差一点点就打不到了，所以要把坦克炮管的弯曲度控制在极限，完全可以和狙击步枪相比，所以不要小看炮管修直这项工艺流程，也是有极高的工艺要求在里面。

炮管修直后要进入到车削工艺，就是要把炮管的内外壁的氧化铁皮层切削干净，看看有没有：裂纹、夹渣、气泡...等缺陷，并且要使用超声波探伤仪和X光探伤仪对炮管进行全尺寸检测，发现有一个瑕疵整根炮管就报废了，因为这种带瑕疵的炮管安装在坦克上开第一炮有可能就会炸裂和伤人，所以炮管的探伤检测也是坦克炮制造工艺流程当中的重中之重。

炮管初管经过前面的工序后进入到了深镗工序（滑膛炮），就是要将炮管的内壁镗成“镜面”的光洁度，首先要使用“百分表”进行测量，计算好要镗削的厚度，还要使用深孔窥探仪再一次检查内壁当中是否有缺陷。

工业内窥仪可以直观的通过肉眼进行检查，还可以放大要坚持的局部点，这对于加工前的准备工作非常有利。

由于深镗切削也是看不到内部加工的情况，加工技师要通过看切削下来的加工削的边缘尖锐程度和颜色，来判断“走刀”是否正常，还要测冷却油的温度变化...这些同样要求有极高的工作经验才能完成项工作。

初步的进行外壁初步车削和内壁初镗之后要将炮管放到“竖炉”（井式退火炉）当中进行一次回火缓冷退火处理，目的是让炮管的金属结晶体和金属链最终定格，完全达到设计要求，使用“竖炉”的原因是不让炮管在加热过程中再一次出现细微的弯曲。

炮管自紧工艺

回火处理完成后就进入到了炮管内壁自紧工艺！图片里就是炮管液压自紧机，它采用液体挤压自紧工艺，中间那根芯棒是为了节省液压液，同时还能起到一定的内膨胀作用，使液压液均匀的受力。

炮管自紧主要是将内壁一定厚度的钢材变得更加的致密，坦克炮的膛压非常大，比如说：我军89式自行反坦克所用的120毫米滑膛炮，4发试射平均膛压为490MPa（兆帕，超过400MPa就是高膛压）、炮口动能13兆焦耳（MJ），这个能量相当于将一辆50吨的坦克托举到8层楼房那么高...但不产生这样大的能量根本在2000米击穿700毫米厚度的均质钢板，也正是设计需要坦克的炮管必须要进行更高层的制造工艺。

a是坦克炮管自紧前的状态、b是自紧开始机械顶杆和液压液向外挤压炮管内壁使其塑性变形、c是自紧后的状态，内部材质的局部更加的致密。

当自紧过后，炮管的内壁的一定厚度会产生残余的压应力，而大部分外壁厚度仍然有较好的弹性会产生残余的拉应力，也就是说：当坦克开炮时因为内壁更加坚硬致密，压应力会部分抵消高膛压带来的拉应力，从而改善了炮管内壁的金属受力。

炮管自紧工艺是目前所有火炮必须要有的制造工艺流程，这一工艺确实改善了火炮要经受的发射药巨大膛压，特别是155毫米大口径榴弹炮和坦克炮，使得它们的使用寿命大大延长。

各种规格的镗刀，在精镗工艺当中都要使用更加坚硬的金属陶瓷（硬质合金）制造刀头，这样才能更好将自紧后的炮管内壁精镗成镜面光洁度，否则经常“崩刀”会把炮管内部划伤，这根炮管就报废了，损失将是巨大的！工欲善其事必先利其器。

炮管自紧后还需对内壁进行精镗加工，再进行镀铬处理，一根高质量的滑膛炮炮管就制造出来了。

滑膛炮是前面描述的那样制造，那么线膛炮是怎么制造出来的？

从工艺流程来说，线膛炮在炮管自紧前的工艺流程与滑膛炮是一样的，但是在自紧过后要进行膛线的加工，是在镗床上使用拉刀进行内壁切削将膛线加工出来。

拉刀齿型有很多，拉切膛线的时候不是一次完成和使用一种齿型，要根据加工的进度和膛线的深度去更换不同齿型的拉刀。同时在加工过程中要格外的小心翼翼，6米多长的炮管还是在外面看不见的情况下进行的深孔加工，越到后面“走刀”越困难，稍有不慎整根炮管就报废了！

从坦克炮的制造工艺角度来说，线膛炮要复杂一些，毕竟有后续加工膛线的工艺，而且线膛炮有膛线的问题会让炮弹在炮管停留时间长一点，大大降低了穿甲弹非常炮口初速，对坚硬和高厚度的装甲目标打击能力有所下降，目前120毫米以上的坦克炮都采用滑膛炮，虽说它在5000米外打击精度下降，但坦克之间的交战距离也就是3000米之内，对精度影响不大，所以英国在内，现役的高性能主战坦克都使用滑膛炮。

通过上面对坦克炮制造流程最粗略描述，就能看出来坦克炮是集钢铁冶金工业、机械加工工业为一体的产物，完全是大工业的一个象征，农业国家是根本制造不出来的武器装备。

结语

坦克从一战诞生到现在的21世纪，仍然是陆军的主要突击武器，“陆战之王”的威名目前还没有其它装备能替代得了，而坦克炮就如坦克本身一样，没有几个国家可以完全掌握设计与制造，目前坦克炮有三个品系：英国的L7系列、德国的L44/55系列和俄罗斯的2A46系列，并没有美国品系，美国在火炮这方面的研制一直处于中等水平，但美国军事工业有能力在购买盟国的专利基础上制造出来高性能的坦克炮。

至于其他工业化国家，比如说：日本、韩国、以色列，他们虽然也在盟国内部通过各种途径购买了专利，但是在制造这方面的工艺水平上还是有较大差距的，多次出现炮管经受不了高膛压而炸裂的现象。

以色列“梅卡瓦Ⅳ”坦克的120毫米坦克炮从中间炸断，除了操纵不当的原因外质量不好是关键所在。以色列尚且如此，其他国家的能力就更加的有限了。

总之，坦克炮的制造需要通过几十年甚至上百年的工业化时间和工艺积累沉淀，这需要上千亿美元的工业投入，目前能制造坦克炮的国家仍然是一百多年前就进入到工业文明的国家，而制造坦克炮的人力资源更是通过几十年的培养才能适应越来越高的技术要求，这些都不是财力和人力资源缺乏，国家能做到的。

,