网友提问:
现代新式步枪的枪管是用什么材料做的,寿命多久?
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其实一支枪的使用寿命也就是这支枪枪管的使用寿命,随着枪支发射子弹时对枪管的磨损以及发射药对枪管的烧蚀,对于枪管都会有不同程度的损伤,当磨损程度严重到严重影响射击精度要求时,这支枪管的使用寿命也就到头了。现代新式步枪枪管所用的材料依然是钢制的。只不过是随着现代冶金工业技术的发展,在普通的钢材冶炼过程中加入了适量的稀有金属如铬、镍、钼、锰等,冶炼出高强度的合金钢。用高强度合金钢加工制造的枪管无论从耐磨损程度还是受热变形程度都同上世纪初使用普通碳素钢制成的枪管都不可同日而语。为了更有效的降低子弹发射药燃烧对枪管内膛的烧蚀,现代枪管还采用膛内镀铬的方法,有时甚至采用双层镀铬的方式,以增加枪管内膛的抗烧蚀和耐氧化程度,以上所采用的技术无非就是尽量延长枪管的使用寿命。至于现代步枪枪管的使用寿命,其寿命和射击的射速、连续射击的时长都有着密不可分的关系。一般论说如果是连续射击,估计很快枪管就会打红,在高温下枪管材料强度的退化是很严重的,如果一把枪连续射击的话,那么枪管的压力就很大了,如果是间歇性射击,那就能给枪管一点时间冷却,这样寿命就会提高很多。另外合理的对枪管的保养也可以有效的延长枪管的使用寿命。综合来看,以国产95式自动步枪为例,它的使用寿命一般就在10000—15000发左右。机枪相对寿命长些20000发左右,手枪相对短些3000—5000左右 ,不一而足。
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这个主要是需要用枪炮钢的。
不管什么枪,只要是大规模装备,都是需要使用钢铁材料,因为钢铁价格足够便宜,材料性能也很卓越。我们普通人所见的钢铁,无非就是盖房的钢筋,螺丝刀、扳手用的工具钢。
但是钢铁材料,根据其具体的应用环境的不同,分为许多种类,牌号。专门有这个钢铁材料书籍,记载的钢材种类上万种。
比如,造一艘航母,甲板用的钢,船体用的钢,阻拦索用的钢,锅炉用的钢,都不一样。
具体到一根枪管,首先看看,这根枪管面临的工作环境:
第一,枪管在子弹发射的时候,需要承受子弹中火药燃烧带来的的高温高压,所以要求这个钢材具有高强度;
第二,枪支在使用中需要发射许多次,每一次都会给枪管内部形成高压冲击,然后恢复到常压。内部环境变化剧烈,所以光有高强度还不完美,还要有高韧性;
第三,枪管在连续发射许多子弹的时候,会产生很多的热量。这种热量,真的会把枪管打红。所以,还有个指标,红硬性。意思就是,枪管在打红之后,维持硬度的温度越高越好。
比如,两款枪管钢样品测试,一款在打红之后,坚持到400度,枪管钢开始变软。
另一款,则是在打红之后,坚持到500度,才开始变软。那么,在红硬性指标上,500度的优于400度的。
枪管的指标,主要考虑两个因素。
一个因素是,设计师选用什么样的弹种,内弹道指标如何。意思就是,确定你用的这个弹的最高膛压是多少,这是根据经验和计算能得到的结果。
另一个因素是,你手头有什么样的钢。
假如,你的工业能提供的钢材质量比起国际一流差一些,那么就要相应把你设计的这款新枪的枪管加厚,用增加的重量来保证射击安全。
反之,假如你的工业提供的是国际一流钢材,那么,造出的新枪用比较少的钢铁材料,就能够满足设计要求,自然会又轻又结实。
所以,以前的老式步枪,比如莫辛纳甘,汉阳造之类,都是用的当年的标准的枪钢,自然重量十足。用如今的新型钢材来制造,强度提高,就可以用比起以前薄一些的枪管,达到同样的性能。
抗战的时期,八路军的兵工厂造步枪,用的材料是扒来的钢轨,经过土法加工之后,照样可以做成堪用的新式步枪。
二战之后,世界军事科技高速发展。而世界各个军事大国,都有自己独立的钢铁工业材料科研队伍,造枪管钢也是各有各的高招。美国不差钱,用不锈钢,高合金铬钼钢;俄罗斯不差镍,用的是高镍钢;我们不差稀土,用的是稀土钢。总之,依据本国资源,决定本国钢铁材料发展路线。
现在还有一种新材料可以匹敌钢铁,那就是钛。用金属钛来做枪管炮管,重量更轻巧。但是钛这种材料容易氧化变脆,机械加工性能比起钢铁材料非常差,所以用在枪管上不多见。美国用这个来造炮,比如超轻型火炮M777,全重才3吨多,可以很方便用直升机来垂直机动。
而我们用这个钛材料造了一款02式14.5毫米高射机枪。该枪的设计目标就是,分解开可以用步兵人力携行,同时14.5毫米口径保证了发射威力。采用了钛和铝材料,所以枪全重过轻,为了抵消强大的后坐力,射击的时候,需要射手坐在枪上的小椅子上,用自己的体重来增加全枪系统的重量。
此外,还有一家国外公司搞出了碳纤维枪管。这种枪管是一种复合枪管,内层是比较薄的不锈钢枪管,因为太薄,不能保证强度,所以外层用碳纤维紧密缠绕,用来增加强度。这样虽然减了点重量,但是花钱太多,而且碳纤维是脆的,用于大规模装备军队,这个碳纤维枪管拼个刺刀就废了,故而这种碳纤维枪管,只能用于民用枪支,追求高精度,高逼格。
上面说明了枪管的材料问题。下面我们来说枪管的寿命。
我们假设,有一支老枪,比如莫辛纳甘吧,从兵工厂造出来,就涂满了厚厚的黄油,深藏洞库。保存了一百年,拿出来把黄油擦干净,那么还能正常打吗?
答案很确定。照打无疑。
所以,枪管的寿命,和保存条件有关。保存,保养得当,生锈少,枪管就能永葆青春活力。
然后,枪管的内部,是有膛线的。膛线保证枪弹出膛之后是旋转状态,来保持头前尾后的飞行状态,提高瞄准命中精度,增大弹头飞行的稳定性。
枪管在发射每一发子弹的时候,弹头都会对膛线产生磨损。这样,如果枪管发射频繁,膛线被磨光,这个枪管也会废掉。
实际上,不同种类的枪管,允许正常发射的子弹数目也不一样。有的枪管,比如步枪,机枪,规定发射15000发,枪管报废。有的枪管,比如手枪,则规定,打3000发子弹,枪管报废。
但是,假如轻武器在使用过程中,枪管有了严重损伤,例如严重弯曲,或者保养不当,枪管生锈,检查中发现枪管内部有了裂纹,则这支枪管会提前宣布报废。
好了,就写到这里吧。
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无论是枪管还是炮管都是采用高性能的无缝钢管通过深孔加工打造而成的,枪管用无缝钢管通常的材料都是高性能的合金钢材,其具备较优秀的屈服强度、耐腐蚀性、抗冲击性能,但是其绝对硬度又不能太高,否则难以进行切割加工。目前使用较多的为添加了锰、硼元素的中碳钢,这种条件下的钢材可以达到各方面的性能统一,但是加工又不会太过于复杂,成本也属于中等,因此特别方便大规模工业化生产。我国使用的枪管钢多为50b和50ba,50b属于中碳钢中的优质钢,它内部添加了0.6%到0.9%的锰,主要用于提高钢材的耐冲击强度,消除硫磷等有害成分的影响。而最关键则是约0.0005%的硼,这种元素添加进去可以提高钢材的淬火透性,增加钢材的表面强度,提高耐磨能力。而另外0.2%左右的硒元素则是用于提高钢材的切削性能,并且增加切割面的光滑平整度,从而最大限度的保证枪管加工的精密程度。除了枪管本身的材料之外,枪管内外也会进行相应的处理,在枪管外表面一般采用磷化或者烤蓝工艺,这样枪管表面就会形成一层致密的氧化层,从而阻绝空气的锈蚀,并且增加摩擦力,减少表面的磨损。而在枪管内部由于需要承受子弹的高速旋转摩擦,通常则会采用镀铬工艺,铬是硬度最高的单金属物质,莫氏硬度能够达到9,仅次于钻石。另一方面铬在空气中还容易钝化而形成一层钝化膜,从而进一步保护枪膛和膛线。▲经过表面热处理以后的枪支表面
现代枪管由于冶炼和加工工艺的提高,承受能力超乎想象,一般是极少发生炸膛事故的,所以枪管的寿命通常取决于膛线的磨损程度,膛线一旦磨平,子弹就会无法旋转,打出去受到空气阻力就会失去稳定性,不仅射程会大幅降低,准确度也会极速下降,这样的枪支基本失去了使用意义,因此可以算作报废。▲膛线
枪管的寿命是以其丧失弹道性能之前所能发射子弹的最大数量计算的,基本上约等于膛线磨平前所能发射子弹的数量。一般来说,现代手枪的使用寿命在3千发左右,步枪的使用寿命大多在1万发上下,小口径机枪则普遍能超过2万发,但是由于加工工艺和使用材质的差别,也会有一些出类拔萃的存在。例如我国的81式步枪的枪管寿命约1万发,而95式步枪则增加到了1.3万发,而美军的M16A4实际使用寿命只有约7千发,这也从另一个角度说明我们在轻武器可靠性上其实比西方更高,并没有传说中那么弱鸡!▲81式突击步枪
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现代新式步枪的枪管材料还是金属,基本上还是合金钢。各国的材料和配方都是秘密不会公布于众。但基本上都是含镍、钼、鉻、钨、锰等元素的合金钢。枪管的使用寿命也因研制国家而不同,基本上理论指标都不低于一万发。
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问材料有啥用?M16枪管就6千发寿命!斯通纳访华时,中国军工人问了为啥这么干,斯通纳说,美国人战场统计过,一支步枪到报废为止,没有能打到6千发子弹的。所以实用与成本考虑,就这么定了。
日本人不管这个,它那枪管能干几万发子弹。
中国的枪管,整个6千发没问题。