Quando se trata de artilharia, os primeiros pensamentos das pessoas geralmente se voltam para o alcance e o poder destrutivo. No entanto, poucos param para pensar: como é que esse cano fino suporta temperaturas de milhares de graus e pressões de centenas de megapascais, ao mesmo tempo que dispara tiro após tiro?
A resposta está em um único conceito: o material do cano da arma.
A nova artilharia do ELP realiza exercícios de ataque de{0}}alcance extremo em um planalto a uma altitude de 4.400 metros (foto)|China_Sina Militar_Sina.com
A cadência de tiro, o alcance e a longevidade de uma peça de artilharia dependem em grande parte do tipo de aço usado em seu cano.
I. Da madeira ao aço para armas: a evolução do cano
A artilharia existe desde a Dinastia Ming, mas os primeiros canos eram feitos de madeira, não de aço.
Você leu certo-os primeiros barris eram de madeira. É claro que a pólvora daquela época não tinha poder explosivo, então a madeira mal conseguia aguentar. À medida que a pólvora se tornou mais poderosa, a madeira revelou-se inadequada, levando à mudança para o ferro fundido. O ferro fundido era barato, mas quebradiço, tornando o estouro de barris um risco comum. Mais tarde, o bronze foi usado; embora oferecesse boa resistência, era muito mole, o que significava que os canos se desgastariam após apenas alguns tiros.
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Somente nos tempos modernos, com o amadurecimento da tecnologia siderúrgica, é que o aço especializado para armas finalmente entrou em uso.
A transição da madeira para o aço para armas representa séculos de tentativa e erro. O aço para armas de hoje é uma liga especializada projetada especificamente para artilharia.
II. O que acontece dentro do barril?
Para entender o que torna o aço para armas tão especial, devemos primeiro observar as condições dentro do cano.
No momento em que um projétil é disparado, a pólvora em chamas gera temperaturas superiores a 3.000 graus e pressões superiores a 300 megapascais (MPa). O que isso significa em termos práticos? 300 MPa equivalem a suportar um peso de 3 toneladas por centímetro quadrado.
Ainda mais assustador é o fato de que tudo isso ocorre em poucos milésimos de segundo.
O aço comum derreteria, deformaria ou quebraria completamente sob tais condições. O aço para armas, no entanto, deve manter resistência suficiente tanto em temperaturas ambientes quanto em temperaturas elevadas (300 graus –450 graus) sem sofrer deformação permanente. III. Seis métricas principais para armas de aço
Que requisitos específicos o aço para armas deve atender? Eles podem ser resumidos em seis pontos:
Primeiro, força suficiente. Deve permanecer forte não apenas à temperatura ambiente, mas também em temperaturas intermediárias variando de 300 a 450 graus. Os gases propulsores podem aquecer instantaneamente o cano da arma a centenas ou mesmo mais de mil graus Celsius; força insuficiente levaria ao fracasso imediato.
Em segundo lugar, boa resistência. A resistência deve atender aos padrões não apenas em temperatura ambiente, mas também em temperaturas tão extremas quanto -40 graus. Caso contrário, disparar a arma no inverno pode fazer com que o cano se quebre sob um estresse relativamente baixo.
Terceiro, resistência ao desgaste e à ablação. Os gases propelentes são altamente corrosivos quimicamente, e o atrito em alta-velocidade entre o projétil e a parede do furo significa que o interior do cano está constantemente sendo "raspado e chamuscado".
Quarto, alta temperatura de têmpera. A temperatura de revenimento do aço para armas deve exceder 500 graus para aliviar totalmente as tensões internas no cano e evitar falhas retardadas.
Quinto, boa capacidade de fabricação. A produção de aço para armas não envolve apenas a criação de uma única peça em laboratório; requer recursos de fabricação estáveis-em grande escala.
Sexto, produção em massa independente. Nem é preciso dizer que-em momentos críticos, você não pode contar com o fornecimento de terceiros.
Os primeiros quatro pontos representam a base para o desempenho, o quinto é uma consideração económica e o sexto é uma base para a segurança.
4. Quais “ingredientes” entram no aço para armas?
O aço para armas moderno é predominantemente baseado no sistema de liga de níquel-cromo-molibdênio-vanádio (Ni-Cr-Mo-V). Simplificando, elementos de liga como níquel, cromo, molibdênio e vanádio são adicionados ao aço, transformando o aço comum em um material superior.
Carbono: Com teor que varia de 0,25% a 0,60%, enquadra-se na categoria de aços de médio-carbono. O maior teor de carbono torna o aço mais fácil de endurecer por têmpera, resultando em maior resistência e resistência ao desgaste.
Níquel: Um material estratégico relativamente escasso no meu país. O níquel aumenta significativamente a resistência ao impacto e a temperabilidade do aço para armas; geralmente, maior teor de níquel produz melhor desempenho. Consequentemente, o teor de níquel é explicitamente destacado nas designações de classe de aço para armas-por exemplo, PCrNi1MoV e PCrNi3MoV.
Cromo: Melhora a temperabilidade e a resistência, ao mesmo tempo que fornece um certo grau de resistência à ablação. O aço-liga 40Cr comum já possui excelentes propriedades, e o cromo também desempenha um papel fundamental no aço para armas. Molibdênio: Visa especificamente a fragilidade do temperamento. O teor adequado de molibdênio é essencial no aço para armas.
Vanádio: Um modificador que aumenta a resistência e estabilidade enquanto refina o tamanho do grão. Durante a produção do canhão antiaéreo Tipo 57, os engenheiros chineses usaram vanádio de forma criativa para reduzir o consumo de níquel, desenvolvendo a liga PCrNi1MoV-produzindo assim aço para armas compatível usando menos materiais estratégicos.
V. Três “assassinos” escondidos no aço
Os inimigos do aço para armas existem não apenas externamente-na forma de gases propelentes de alta-temperatura e alta-pressão-, mas também internamente. Três elementos nocivos se escondem no aço; o menor descuido em relação a eles pode inutilizar o cano de uma arma.
Hidrogênio: o assassino-número um. O hidrogênio forma uma solução sólida intersticial dentro do aço; uma vez que sua concentração excede o limite de solubilidade, ele se difunde em vazios microscópicos na estrutura metálica. Sob estresse, isso leva à fratura frágil transgranular,-um fenômeno conhecido como "fragilização por hidrogênio".
Quão devastadora é a fragilização por hidrogênio? "Pontos brancos" elípticos,{0}}cinzas prateados aparecem na seção transversal-longitudinal do aço, enquanto aglomerados de rachaduras finas emergem na seção transversal-, destruindo efetivamente a matriz do aço. As métricas de plasticidade despencam e, em casos graves, a redução da área se aproxima de zero. O cano de uma arma nesta condição pode explodir ao disparar.
A boa notícia é que a solubilidade do hidrogênio no aço diminui à medida que a temperatura cai; o resfriamento lento controlado pode remover efetivamente o hidrogênio.
Fósforo: Causa fragilidade ao frio. À medida que o aço fundido solidifica, o fósforo se dissolve apenas na fase -Fe; à medida que a temperatura cai, o excesso de fósforo precipita como Fe₃P, reduzindo significativamente a plasticidade e a resistência.
Enxofre: Causa fragilidade a quente. O enxofre existe no aço como FeS ou MnS; quando as peças forjadas são aquecidas a 1150 graus –1250 graus, o FeS nos limites dos grãos derrete, fazendo com que o metal quebre imediatamente.
VI. Gun Steel tem um “cartão de identificação”
meu país tem padrões claros para aço para armas. O padrão mais antigo é o YB475-93 (um padrão do Ministério da Indústria Metalúrgica), que categoriza o aço em dez classes com base na composição química. O padrão atual é GJB 1220A-2008 (um Padrão Militar Nacional).
Para cada cano de arma, o tipo específico de aço, a composição química e as características de desempenho são totalmente documentadas e rastreáveis. Isso não é algo que pode ser alcançado simplesmente usando qualquer aço-de alta qualidade.
VII. O nascimento do cano de uma arma é muito mais complexo do que você imagina.
A transformação do aço para armas de minério bruto em um produto acabado envolve uma série de processos, incluindo fundição, forjamento, tratamento térmico e usinagem. Um pequeno erro em qualquer estágio pode inutilizar todo o cano.
O cano de uma arma qualificado deve resistir a centenas ou até milhares de impactos repetidos sob condições extremas-caracterizadas por altas temperaturas, pressões imensas, altas velocidades e ciclos de disparo rápidos.
Equipamentos mecânicos comuns nunca encontrarão tais condições operacionais durante toda a sua vida útil.
Então, da próxima vez que você vir imagens de disparos de artilharia, pare um momento para refletir: por trás daquele tubo de aço aparentemente comum está o ápice dos avanços na ciência dos materiais, na metalurgia e na tecnologia de fabricação. O que ele suporta não é apenas uma única concha, mas a busca humana-de séculos para ultrapassar os limites das capacidades materiais.
