Добро пожаловать на Lesta Games Wiki!
Варианты
/
/
Крупповская броня

Крупповская броня

Перейти к: навигация, поиск
Версия 11:01, 22 октября 2015
→ Нецементированая Крупповская броня‎
← Предыдущая правка
Текущая версия на 14:41, 10 ноября 2015
Защищена страница «Navy:Крупповская броня» ([Редактирование=Разрешено только администраторам] (истекает 14:41, 17 ноября 2015 (UTC)) [Переименование=Разрешено только администраторам] (истекает 14:41, 17 ноября 2015 (UTC)))
 
не показано 46 промежуточных версии ещё одного участника
Строка 1:Строка 1:
?{{Блок| ! | content = статья редактируется <mrbolshoy:ru> }}+ 
 +[[Файл:Y ece43618.jpg|350px|right]]
 {{AnnoWiki {{AnnoWiki
 |pic =  |pic =
?|content ='''Крупповская броня''' ({{lang-en|Krupp armour}}) - тип поверхностно усиленной брони из хромоникелевой стали, которая нашла применение в военной технике конца XIX - начале XX века. Она была разработана компанией Круппа в 1893 году и к концу века быстро вытеснила броню Харви, встав на определенный период времени стандартом боевой защиты для военных кораблей.}}+|content ='''Крупповская броня''' ({{lang-en|Krupp armour}}) - тип поверхностно усиленной брони из хромоникелевой стали, которая нашла применение в военной технике конца XIX - начале XX века. Она была разработана компанией немецкого промышленника Круппа в 1893 году и к концу века быстро вытеснила броню Харви, став на определенный период времени стандартом боевой защиты для военных [[Navy:Корабль|кораблей]].}}
 == Предпосылки появления изобретения == == Предпосылки появления изобретения ==
?В 80-х годах XIX в. в металлургии несмотря никель, начала использоваться для легирования небольших стальных отливок другая легирующих добавка - хром. Оказалось, что полученный сплав при соответствующей термообработке, приобретает значительную твердости. Однако сталелитейщики, несмотря на постоянные усилия, не смогли получить большие отливки из хромоникелевой стали и соответствующим образом обрабатывать их пока в 1893 на заводах Круппа не было решено эту проблему. Хром, использовался сначала в количествах до 1%, а затем и в количестве 1,5 ... 3% повышал глубину закаливания брони.+[[Файл:Стальная отливка весом около 200 т перемещается двумя кранами для последующей ковки.jpg|250px|thumbnail|right|Стальная отливка весом около 200 тонн перемещается двумя кранами для последующей ковки]]
 +В 80-х годах XIX века в металлургии помимо никеля, начала использоваться для легирования небольших стальных отливок другая легирующих добавка - хром. Оказалось, что полученный сплав при соответствующей термообработке, приобретает значительную твердость. Однако сталелитейщики, несмотря на постоянные усилия, не смогли получить большие отливки из хромоникелевой стали и соответствующим образом обрабатывать их, пока в 1893 на заводах Круппа не была решена эта проблема. Хром использовался сначала в количествах до 1%, а затем и в количестве 1,5-3%, повышая глубину закаливания брони.
  
?== Особенности процесса получения Крупповской брони ==+Существует мнение, что первенство в изобретении хромоникелевой брони, не принадлежит именно фирме Крупп. По некоторым данным, хромоникелевую броню впервые запустила в производство французская фирма «Сен-Шамон» ({{lang-fr|Saint-Chamond}}) в 1891-1892 годах. Другие исследователи считают, что первыми хром и марганец в производстве броневой стали применили французские фирмы «Терренуар» ({{lang-fr|Terrenoire}}) и «Фирминьи» ({{lang-fr|Firminy}}).
?Углерод является важнейшим укрепляющим элементом стали, из-за чего его содержание стараются сделать как можно выше. Однако повышенное содержание углерода усложняет производство, вызывает разрывы при ковке, сложнее становится создание волокнистой структуры, плита становится хрупкой, склонной к растрескиванию и откалывания при баллистических испытаниях. Добавление никеля увеличивает вязкость стали и позволяет при соответствующей обработке получать волокнистую структуру, а хром дополнительно повышает твердость, не увеличивая при этом хрупкости. Хром также делает сталь особенно чувствительной к термообработке, что облегчает финишную закалку.+
  
?Сначала для производства Крупповские брони использовался технологический процесс, принципиально аналогичный производства брони Харви, однако если в производстве последней использовалась никелевая сталь, то в процессе по Круппом была применена твердая хромистая сталь с содержанием хрома в 1%. Кроме того, если в гарвеивському процессе сталь навуглецьовувалась длительным (обычно в течение нескольких недель) нагреванием в присутствии древесного угля, Крупповские броня цементировалась путем обдува поверхности разогретой стали светильным газом, содержащим углерод в связанном виде. За счет этого было достигнуто значительного сокращения времени, затрачувався на химико-термическую обработку, и, соответственно, обеспечивалось существенное ускорение производства брони, составляло огромное преимущество этого способа.+Впервые применять сталь легированную хромом для производства брони рекомендовал француз Я. Хольтцер. На Всемирной выставке 1878 года впервые обнародовалась информация, что хромистая сталь превосходит все другие. Даже односторонне закалённая нецементированная броня Круппа по снарядостойкости превосходила Гарвеевскую броню на 13-26%. А цементированная, полностью закалённая, хромоникелевая броня Круппа в 1900 году превосходила гарвеевскую никелевую на 16%. По факту, хромоникелевая броня Круппа толщиной 254 мм по снарядостойкости была эквивалентна 584 мм сварочной пудлинговой брони или 457 мм брони «Шнейдер-Крезо».
  
?Примерно тогда же в Круппа была разработана технология углубления цементованного слоя с одной стороны плиты. Для этого плита покрывалась глиной, причем цементированная сторона оставалась открытой, а затем открытая сторона подвергалась сильному и быстрому нагреву. Так как температура падает от поверхности в глубину плиты, поверхность оказывается более нагретой, чем задняя сторона плиты, позволяет осуществлять так называемое нисходящее или декрементне закалки поверхности брызгами воды. Сталь, нагретая выше определенную (критическую) температуру, становится очень твердой после быстрого охлаждения водой, тогда как сталь, температура которой ниже указанную границу, практически не меняет своих свойств при закалке.+== Особенности процесса получения Крупповской брони ==
 +Углерод является важнейшим укрепляющим элементом стали, из-за чего его содержание стараются сделать как можно выше. Однако повышенное содержание углерода усложняет производство, вызывает разрывы при ковке, сложнее становится создание волокнистой структуры, плита становится хрупкой, склонной к растрескиванию и откалыванию при баллистических испытаниях. Добавление никеля увеличивает вязкость стали и позволяет при соответствующей обработке получать волокнистую структуру, а хром дополнительно повышает твердость, не увеличивая при этом хрупкости. Хром также делает сталь особенно чувствительной к термообработке, что облегчает финишную закалку.
  
?Сталь нагревается таким образом, чтобы уровень критической температуре не проникал глубже 30 ... 40% ее толщины. Когда это условие достигалась, плиту быстро вытаскивали из печи, устанавливали в камере закалки и подавали мощные струи воды сначала на нагретую поверхность, а затем, через определенный момент времени, на обе поверхности одновременно (двойное опрыскивание). Такое двустороннее орошение нужно было для предотвращения деформации плиты из-за неравномерного охлаждения.+Сначала для производства Крупповской брони использовался технологический процесс, принципиально аналогичный производству брони Харви, однако если в производстве последней использовалась никелевая сталь, то в процессе по Круппу была применена твердая хромистая сталь с содержанием хрома в 1%. Кроме того, если в гарвеевском процессе сталь углеродилась длительным (обычно в течение нескольких недель) нагреванием в присутствии древесного угля, Крупповская броня цементировалась путем обдува поверхности разогретой стали газом, содержащим углерод в связанном виде. За счет этого было достигнуто значительное сокращение времени, затраченного на химико-термическую обработку, и, соответственно, обеспечивалось существенное ускорение производства брони, что составляло огромное преимущество этого способа.
 +[[Файл:. Ковка плиты главного пояса под 10 000-тонным гидравлическим прессом.jpg|250px|thumbnail|right|Ковка плиты главного пояса под 10 000-тонным гидравлическим прессом]]
 +Примерно тогда же у Круппа была разработана технология углубления цементированного слоя с одной стороны плиты. Для этого плита покрывалась глиной, причем цементированная сторона оставалась открытой, а затем открытая сторона подвергалась сильному и быстрому нагреву. Так как температура падает от поверхности в глубину плиты, поверхность оказывается более нагретой, чем задняя сторона плиты, позволяет осуществлять так называемую нисходящую закалку поверхности брызгами воды. Сталь, нагретая выше определенной (критической) температуры, становится очень твердой после быстрого охлаждения водой, тогда как сталь, температура которой ниже указанной границы, практически не меняет своих свойств при закалке.
  
?Следует отметить, что метод укрепления, основанный на нисходящем нагревании не обязательно предполагает изменение содержания углерода в стали. Другими словами, в этом способе укрепления лицевая сторона становится сверхтвердых через высокую температуру в момент закаливания, а глубина упрочненного слоя может регулироваться изменением режима нагрева и может быть больше необходимости от глубины цементации.+Сталь нагревается таким образом, чтобы уровень критической температуры не проникал глубже 30-40% её толщины. Когда это условие достигалась, плиту быстро вытаскивали из печи, устанавливали в камере закалки и подавали мощные струи воды сначала на нагретую поверхность, а затем, через определенный момент времени, на обе поверхности одновременно (двойное опрыскивание). Такое двустороннее орошение нужно было для предотвращения деформации плиты из-за неравномерного охлаждения.
 + 
 +Следует отметить, что метод укрепления, основанный на нисходящем нагревании не обязательно предполагает изменение содержания углерода в стали. Другими словами, в этом способе укрепления лицевая сторона становится сверхтвердой из-за высокой температуры в момент закаливания, а глубина упрочнённого слоя может регулироваться изменением режима нагрева и может быть больше глубины цементации, при необходимости.
  
 Процесс укрепления лицевой поверхности был, как правило, процессом окончательной обработки плиты, который применялся после процесса термообработки. Он улучшал зернистость материала и создавал волокна, которые увеличивали прочность и пластичность стали. Процесс укрепления лицевой поверхности был, как правило, процессом окончательной обработки плиты, который применялся после процесса термообработки. Он улучшал зернистость материала и создавал волокна, которые увеличивали прочность и пластичность стали.
 +
 == Использование и усовершенствование брони == == Использование и усовершенствование брони ==
?Крупповские броня была быстро взята на вооружение ведущими морскими странами, являясь не только дешевле и быстрее в производстве, но и более устойчивой примерно на 15% по сравнению с броней Харви: баллистические тесты показали, что 25,9 см Крупповские брони соответствует 30,4 см гарвеивськои . В США Крупповские сталь (состав: 0,27% углерода, 3,75% никеля и 1,75% хрома) стала использоваться для бронирования кораблей с 1900 г.. Тем не менее, к началу XX в. эта сталь морально устарела из-за появления сложно легированной цементируемой Крупповской брони.+[[Файл:Три плиты уложены на дне печи для цементизации.jpg|250px|thumbnail|right|Три плиты уложены на дне печи для цементизации]]
 +Крупповская броня была быстро взята на вооружение ведущими морскими странами, являясь не только более дешевой и быстрой в производстве, но и более устойчивой, примерно на 15%, по сравнению с броней Харви: баллистические тесты показали, что 25,9 см Крупповской брони соответствует 30,4 см Гарвеевской . В США Крупповская сталь (состав: 0,27% углерода, 3,75% никеля и 1,75% хрома) стала использоваться для бронирования кораблей с 1900 года. Тем не менее, к началу XX века эта сталь морально устарела из-за появления сложнолегированной цементируемой Крупповской брони.
  
 == Крупповская цементированная броня == == Крупповская цементированная броня ==
 === Состав и свойства === === Состав и свойства ===
?Цементированная броня Круппа (англ. Krupp cemented armour, KCA) - вариант дальнейшего развития Крупповские брони. Процесс ее изготовления мало чем отличался, внесены лишь существенные изменения в состав сплава: 0,35% углерода, 3,9% никеля, 2,0% хрома, 0,35% марганца, 0,07% кремния, 0,025% фосфора, 0,020 % серы. KCA имела характеристики предварительной брони, но отличалась большей эластичностью тыльной части листа, что снижало растрескивание брони при попадании в нее снаряда.+Цементированная броня Круппа ({{lang-en|Krupp cemented armour}}) - вариант дальнейшего развития Крупповской брони.
 +Цементация стали - вид химико-термической обработки, заключающийся в поверхностном диффузионном насыщении малоуглеродистой стали углеродом, с целью повышения твердости и износостойкости. Цементация с последующей термической обработкой одновременно повышают и предел выносливости. Процесс ее изготовления мало чем отличался, внесены лишь существенные изменения в состав сплава:
 +*0,35% углерода,
 +*3,9% никеля,
 +*2,0% хрома,
 +*0,35% марганца,
 +*0,07% кремния,
 +*0,025% фосфора,
 +*0,020 % серы.
  
?В последующие 15 лет была в некоторые улучшения в технологию производства, и следующие варианты Крупповские брони примерно на 10% превосходили по прочности первые ее образцы.+''{{comment|KCA|Krupp cemented armour}}'' имела характеристики предварительной брони, но отличалась большей эластичностью тыльной части листа, что снижало растрескивание брони при попадании в нее снаряда.
 + 
 +В последующие 15 лет былb внедрены улучшения в технологию производства, и следующие варианты Крупповской брони примерно на 10% превосходили по прочности первые ее образцы.
  
 === Производство Крупповские цементируемой брони === === Производство Крупповские цементируемой брони ===
 +[[Файл:Плита бортовой брони после окончательной закалки струями воды.jpg|250px|thumbnail|right|Плита бортовой брони после окончательной закалки струями воды]]
 '''Процесс производства следующий''': '''Процесс производства следующий''':
  
?*Смесь железа и железной руды или железа и железного лома расплавляется в открытой печи и разливается в железную или песчаную форму. Размеры отливка зависят от размера плиты, которую нужно получить. Например отливка для бортовой плиты трёхпушечной башни имеет размеры 106 × 381 × 635 см и массу около 200 т, а отливка для основного пояса размером 66 × 335 × 508 см - около 90 т.+*Смесь железа и железной руды или железа и железного лома расплавляется в открытой печи и разливается в железную или песчаную форму. Размеры отливки зависят от размера плиты, которую нужно получить. Например отливка для бортовой плиты трёхпушечной башни имеет размеры 106 × 381 × 635 см и массу около 200 тонн, а отливка для основного пояса размером 66 × 335 × 508 см - около 90 тонн.
?*Еще горячую отливку извлекают из формы, очищают и подготавливают для ковки.+*Затем горячую отливку извлекают из формы, очищают и подготавливают для ковки.
?*Отливка вновь нагревается и расковывается под гидравлическим прессом до толщины на 15% большей от нужной толщины плиты. Примеси, выделились в центре верхней стороны отливки удаляются срезанием.+*Отливка вновь нагревается и расковывается под гидравлическим прессом до толщины на 15% большей от нужной толщины плиты. Примеси, выделившиеся в центре верхней стороны отливки удаляются срезанием.
 *Поковка обжигается чтобы создать частично волокнистую микроструктуру, избежать растрескивания при охлаждении и снять напряжения, возникшие при ковке. *Поковка обжигается чтобы создать частично волокнистую микроструктуру, избежать растрескивания при охлаждении и снять напряжения, возникшие при ковке.
 *Заготовка подвергается суперцементации. Время, необходимое для этого, зависит от размера заготовки. Для больших заготовок процесс длится 10-14 суток. *Заготовка подвергается суперцементации. Время, необходимое для этого, зависит от размера заготовки. Для больших заготовок процесс длится 10-14 суток.
?*Повторный нагрев, ковка почти до необходимой толщины и отжига.+*Повторный нагрев, ковка почти до необходимой толщины и отжиг.
 *Термическая обработка для улучшения волокнистой структуры материала. *Термическая обработка для улучшения волокнистой структуры материала.
 *Черновая механическая обработка. *Черновая механическая обработка.
Строка 44:Строка 63:
  
 == Нецементированая Крупповская броня == == Нецементированая Крупповская броня ==
?Как уже отмечалось, бронированная плита может закаляться без предварительной цементации. Следует отметить, что цементированная лицевая сторона в большей степени склонна к разрывам и растрескиванию при ковке и нарушении формы, чем остальная масса плиты, что делает изготовление тонких плит сложнее, чем толстых. Эти обстоятельства подтолкнули «Бетлехем Стил» (англ. Bethlehem Steel Company) к производству Крупповской брони без цементации. Позже компания «Мидвейл Стил» (англ. Midvale Steel Company) использовала эту же технологию. Такая броня обычно называется Крупповской нецементируемой (англ. Krupp non-cemented, KNC). Структура брони существенно отличается от структуры Крупповской цементируемой брони (KCA). Например, отсутствующим является суперцементированый слой, а закалка сама по себе обычно дает более высокую твердость и глубину. Есть также различия в химическом составе, содержание углерода и хрома является обычно выше, а никеля - такой же или ниже, чем в цементируемой брони. По баллистической прочности нецементированая броня эквивалентна цементируемой, однако она имеет склонность к растрескиванию, как под действием снаряда, так и от внутренних механических напряжений. В связи с этим производство нецементированой брони через несколько лет прекратилось. Типичная нецементированая броня содержит 0,5% углерода, 3,5% никеля и 2,3 - 2,5% хрома.+[[Файл:Skol.jpeg|250px|thumbnail|right|Срез 254-мм (10-дюймовой) брони]]
 + 
 +Как уже отмечалось, бронированная плита может закаляться без предварительной цементации. Следует отметить, что цементированная лицевая сторона в большей степени склонна к разрывам и растрескиванию при ковке и нарушении формы, чем остальная масса плиты, что делает изготовление тонких плит сложнее, чем толстых. Эти обстоятельства подтолкнули «Бетлехем Стил» ({{lang-en|Bethlehem Steel Company}}) к производству Крупповской брони без цементации. Позже компания «Мидвейл Стил» ({{lang-en|Midvale Steel Company}}) использовала эту же технологию. Такая броня обычно называется Крупповской нецементированой ({{lang-en|Krupp non-cemented, KNC}}). Структура брони существенно отличается от структуры Крупповской цементируемой брони (KCA). Например, отсутствующим является суперцементированый слой, а закалка сама по себе обычно дает более высокую твердость и глубину.
 + 
 +Есть также различия в химическом составе, содержание углерода и хрома обычно выше, а никеля - такое же или ниже, чем в цементируемой броне. По баллистической прочности нецементированая броня эквивалентна цементируемой, однако она имеет склонность к растрескиванию, как под действием снаряда, так и от внутренних механических напряжений. В связи с этим производство нецементированой брони через несколько лет прекратилось. Типичная нецементированая броня содержит 0,5% углерода, 3,5% никеля и 2,3 - 2,5% хрома.
 + {| class="wiki_table"
 + !colspan="10"|'''Процентное содержание примесей в различных видах брони '''
 +|-
 + !Химический элемент !!{{comment|КС|Krupp Cementiert}}<ref>Цементированная броня Круппа</ref>«Old Type» 1894-1900 гг.!!КС a/A один из «Old Type»!!КС a/A До 1918 г.!!{{comment|KNC|KruppNonCemented}}<ref>Нецементированная броня Круппа</ref>1918г.!!КС n/A конец 1920 г. начало 1930 г.!!КС n/А Один из типов!!{{comment|Ww|Wotanweich}}), мягкая!!{{comment|Wh|Wotan hart}}, твёрдая, 1920 г.!!{{comment|Wsh|Wotan starrheit}}Экстра жёсткая
 + |-
 + !C, углерод
 + |0,25-0,43||0,35||0,34 ||0,3-0,5|| 0,25-0,43|| 0,3|| 0,25 ||0,37 ||0,32
 + |-
 + !Ni, никель
 + |1,1-3,1|| 3,9 ||3,78-3,9|| 3,5 ||1,1-3,1|| 3,5-3,8 ||3,8 ||4,1|| 2,75
 + |-
 + !Cr, хром
 + |до 2,2||2,0|| 2.06|| 1,75-2,5 (в сред. 2,3)|| до 2,2||2,0|| 2,0|| 1,89|| 1,95
 + |-
 + !Cu, медь
 + |||||||||||||0,1||||следы
 + |-
 + !Mo, молибден
 + |||||0,65|| 0,2-0,4|| 0,2-0,65 в ср. 0,4|| 0,2-0,4 ||0,22 ||есть ||0,5
 +|-
 +!Si, кремний
 +|0.02-0,06|| 0,07 ||0.07|| 0,07 ||0,05|| 0.35|| 0,23|| 0,35||
 +|-
 +!Mn, марганец
 +|0,7-1,23 ||0,35 ||0,31|| 0,3 ||0,7-1,23|| 0,3|| 0,25|| 0,3|| 0,24
 +|-
 +!P, фосфор
 +|0.035 ||0,035|| 0.035|| 0,025-0,03|| 0.035|| 0.035|| 0.035||||0.025
 +|-
 +!S, сера
 +| 0.035|| 0,2|| 0.035|| 0.035|| 0,035|| 0,04|| 0,035||||0.025
 +|-
 +!V, ванадий
 +|||||до 0,23||||до 0,23||0,15 ||0,03 ||||следы
 +|}
 + 
 +== Боевое применение ==
 +[[Файл:154b13dc21330ae5cac86e097b2fae80.jpg|250px|thumbnail|right|IJN Mikasa - один из носителей Крупповской брони]]
 +Ярким показателем хороших качеств Крупповской брони может служить история [[Navy:Бой_в_Жёлтом_море|сражения в Жёлтом море]] и [[Navy:Цусимское_сражение|Цусимского боя]], на примере легендарного [[Navy:Флагман|флагмана]] [[Navy:Адмирал_(Япония)|адмирала]] [[Navy:Того,_Хэйхатиро|Того]] - [[Navy:Броненосец|броненосца]] ''[[Navy:IJN_Mikasa_(1900)|IJN Mikasa]]''. Броненосец был защищён [[Navy:Корабельная_броня|броней]] производства завода Круппа. На протяжении сражения в Жёлтом море ''IJN Mikasa'' находился под обстрелом шести [[Navy:Российский_Императорский_флот|русских]] броненосцев, 305-мм снаряд смог пробить 178-мм бронепояс, лишь выбив из него кусок диаметром 0,9 метра и полностью разрушившись.
 + 
 +Во время Цусимского боя броненосец получил 10 попаданий 305-мм и 22 попадания 152-мм снарядами, но на его боевых качествах эти попадания не сказались.
 + 
 +== Примечания ==
 +<references />
 + 
 +== См. также ==
 +*[[Navy:Корабельная_броня|Корабельная броня]]
 +*[[Navy:Корабельная_артиллерия|Корабельная артиллерия]]
 +*[[Navy:Судостроительная_сталь|Судостроительная сталь]]
 + 
 +== Литература и источники информации ==
 +*{{Книга
 +|автор = Naval Ordnance and Gunnery
 +|заглавие =
 +|оригинал =
 +|часть =
 +|том =
 +|ответственный=
 +|издание =
 +|место =
 +|издательство =
 +|год =
 +|страницы =
 +|страниц =
 +|pages =
 +|allpages =
 +|серия =
 +|ссылка =
 +|тираж =
 +|isbn =
 +}}
 +*{{Книга
 +|автор = Эверс Г.
 +|заглавие = Военное кораблестроение
 +|оригинал =
 +|часть =
 +|том =
 +|ответственный=
 +|издание =
 +|место = М.
 +|издательство =
 +|год = 1935
 +|страницы =
 +|страниц =
 +|pages =
 +|allpages =
 +|серия =
 +|ссылка =
 +|тираж =
 +|isbn =
 +}}
 +*{{Книга
 +|автор = Brown, David K.
 +|заглавие = Warrior to Dreadnought, warship development 1860–1905.
 +|оригинал =
 +|часть =
 +|том =
 +|ответственный=
 +|издание =
 +|место =
 +|издательство = Caxton Publishing Group
 +|год = 2003
 +|страницы =
 +|страниц =
 +|pages =
 +|allpages =
 +|серия =
 +|ссылка =
 +|тираж =
 +|isbn = 1-84067-529-2
 +}}
 +*{{Книга
 +|автор =Gene Slover's US Navy Pages
 +|заглавие =Naval Ordnance and Gunnery
 +|оригинал =
 +|часть =
 +|том =
 +|ответственный=
 +|издание =ARMOR-CHAPTER-XII-A
 +|место =
 +|издательство =
 +|год =
 +|страницы =
 +|страниц =
 +|pages =
 +|allpages =
 +|серия =
 +|ссылка =
 +|тираж =
 +|isbn =
 +}}
 + 
 +== Галерея изображений ==
 +<gallery>
 +Файл:1007019-i_106.jpg|Результаты тестов бронепробития
 +Файл:1007019-i_108.jpg|Результаты тестов бронепробития
 +Файл:SnieCzrFRq0.jpg|Тесты пробития брони 75-мм снарядом
 +Файл:Товщина_3_дюйми_(виробництва_компанії_Vickers,_Sons_%26_Maxim).png|Баллистические испытания 3-дюймовой брони
 +Файл:Товщина_9_дюймів_(виробництва_компанії_Armstrong_Whitworth).png|Баллистические испытания 9-дюймовой брони
 +Файл:Товщина_11,8_дюйма_(виробництва_компанії_Friedrich_Krupp_AG).png|Баллистические испытания 11,8-дюймовой брони
 + 
 +</gallery>

Текущая версия на 14:41, 10 ноября 2015

Y_ece43618.jpg
Крупповская броня (англ. Krupp armour) - тип поверхностно усиленной брони из хромоникелевой стали, которая нашла применение в военной технике конца XIX - начале XX века. Она была разработана компанией немецкого промышленника Круппа в 1893 году и к концу века быстро вытеснила броню Харви, став на определенный период времени стандартом боевой защиты для военных кораблей.

Предпосылки появления изобретения

Стальная отливка весом около 200 тонн перемещается двумя кранами для последующей ковки

В 80-х годах XIX века в металлургии помимо никеля, начала использоваться для легирования небольших стальных отливок другая легирующих добавка - хром. Оказалось, что полученный сплав при соответствующей термообработке, приобретает значительную твердость. Однако сталелитейщики, несмотря на постоянные усилия, не смогли получить большие отливки из хромоникелевой стали и соответствующим образом обрабатывать их, пока в 1893 на заводах Круппа не была решена эта проблема. Хром использовался сначала в количествах до 1%, а затем и в количестве 1,5-3%, повышая глубину закаливания брони.

Существует мнение, что первенство в изобретении хромоникелевой брони, не принадлежит именно фирме Крупп. По некоторым данным, хромоникелевую броню впервые запустила в производство французская фирма «Сен-Шамон» (фр. Saint-Chamond) в 1891-1892 годах. Другие исследователи считают, что первыми хром и марганец в производстве броневой стали применили французские фирмы «Терренуар» (фр. Terrenoire) и «Фирминьи» (фр. Firminy).

Впервые применять сталь легированную хромом для производства брони рекомендовал француз Я. Хольтцер. На Всемирной выставке 1878 года впервые обнародовалась информация, что хромистая сталь превосходит все другие. Даже односторонне закалённая нецементированная броня Круппа по снарядостойкости превосходила Гарвеевскую броню на 13-26%. А цементированная, полностью закалённая, хромоникелевая броня Круппа в 1900 году превосходила гарвеевскую никелевую на 16%. По факту, хромоникелевая броня Круппа толщиной 254 мм по снарядостойкости была эквивалентна 584 мм сварочной пудлинговой брони или 457 мм брони «Шнейдер-Крезо».

Особенности процесса получения Крупповской брони

Углерод является важнейшим укрепляющим элементом стали, из-за чего его содержание стараются сделать как можно выше. Однако повышенное содержание углерода усложняет производство, вызывает разрывы при ковке, сложнее становится создание волокнистой структуры, плита становится хрупкой, склонной к растрескиванию и откалыванию при баллистических испытаниях. Добавление никеля увеличивает вязкость стали и позволяет при соответствующей обработке получать волокнистую структуру, а хром дополнительно повышает твердость, не увеличивая при этом хрупкости. Хром также делает сталь особенно чувствительной к термообработке, что облегчает финишную закалку.

Сначала для производства Крупповской брони использовался технологический процесс, принципиально аналогичный производству брони Харви, однако если в производстве последней использовалась никелевая сталь, то в процессе по Круппу была применена твердая хромистая сталь с содержанием хрома в 1%. Кроме того, если в гарвеевском процессе сталь углеродилась длительным (обычно в течение нескольких недель) нагреванием в присутствии древесного угля, Крупповская броня цементировалась путем обдува поверхности разогретой стали газом, содержащим углерод в связанном виде. За счет этого было достигнуто значительное сокращение времени, затраченного на химико-термическую обработку, и, соответственно, обеспечивалось существенное ускорение производства брони, что составляло огромное преимущество этого способа.

Ковка плиты главного пояса под 10 000-тонным гидравлическим прессом

Примерно тогда же у Круппа была разработана технология углубления цементированного слоя с одной стороны плиты. Для этого плита покрывалась глиной, причем цементированная сторона оставалась открытой, а затем открытая сторона подвергалась сильному и быстрому нагреву. Так как температура падает от поверхности в глубину плиты, поверхность оказывается более нагретой, чем задняя сторона плиты, позволяет осуществлять так называемую нисходящую закалку поверхности брызгами воды. Сталь, нагретая выше определенной (критической) температуры, становится очень твердой после быстрого охлаждения водой, тогда как сталь, температура которой ниже указанной границы, практически не меняет своих свойств при закалке.

Сталь нагревается таким образом, чтобы уровень критической температуры не проникал глубже 30-40% её толщины. Когда это условие достигалась, плиту быстро вытаскивали из печи, устанавливали в камере закалки и подавали мощные струи воды сначала на нагретую поверхность, а затем, через определенный момент времени, на обе поверхности одновременно (двойное опрыскивание). Такое двустороннее орошение нужно было для предотвращения деформации плиты из-за неравномерного охлаждения.

Следует отметить, что метод укрепления, основанный на нисходящем нагревании не обязательно предполагает изменение содержания углерода в стали. Другими словами, в этом способе укрепления лицевая сторона становится сверхтвердой из-за высокой температуры в момент закаливания, а глубина упрочнённого слоя может регулироваться изменением режима нагрева и может быть больше глубины цементации, при необходимости.

Процесс укрепления лицевой поверхности был, как правило, процессом окончательной обработки плиты, который применялся после процесса термообработки. Он улучшал зернистость материала и создавал волокна, которые увеличивали прочность и пластичность стали.

Использование и усовершенствование брони

Три плиты уложены на дне печи для цементизации

Крупповская броня была быстро взята на вооружение ведущими морскими странами, являясь не только более дешевой и быстрой в производстве, но и более устойчивой, примерно на 15%, по сравнению с броней Харви: баллистические тесты показали, что 25,9 см Крупповской брони соответствует 30,4 см Гарвеевской . В США Крупповская сталь (состав: 0,27% углерода, 3,75% никеля и 1,75% хрома) стала использоваться для бронирования кораблей с 1900 года. Тем не менее, к началу XX века эта сталь морально устарела из-за появления сложнолегированной цементируемой Крупповской брони.

Крупповская цементированная броня

Состав и свойства

Цементированная броня Круппа (англ. Krupp cemented armour) - вариант дальнейшего развития Крупповской брони. Цементация стали - вид химико-термической обработки, заключающийся в поверхностном диффузионном насыщении малоуглеродистой стали углеродом, с целью повышения твердости и износостойкости. Цементация с последующей термической обработкой одновременно повышают и предел выносливости. Процесс ее изготовления мало чем отличался, внесены лишь существенные изменения в состав сплава:

  • 0,35% углерода,
  • 3,9% никеля,
  • 2,0% хрома,
  • 0,35% марганца,
  • 0,07% кремния,
  • 0,025% фосфора,
  • 0,020 % серы.

KCA имела характеристики предварительной брони, но отличалась большей эластичностью тыльной части листа, что снижало растрескивание брони при попадании в нее снаряда.

В последующие 15 лет былb внедрены улучшения в технологию производства, и следующие варианты Крупповской брони примерно на 10% превосходили по прочности первые ее образцы.

Производство Крупповские цементируемой брони

Плита бортовой брони после окончательной закалки струями воды

Процесс производства следующий:

  • Смесь железа и железной руды или железа и железного лома расплавляется в открытой печи и разливается в железную или песчаную форму. Размеры отливки зависят от размера плиты, которую нужно получить. Например отливка для бортовой плиты трёхпушечной башни имеет размеры 106 × 381 × 635 см и массу около 200 тонн, а отливка для основного пояса размером 66 × 335 × 508 см - около 90 тонн.
  • Затем горячую отливку извлекают из формы, очищают и подготавливают для ковки.
  • Отливка вновь нагревается и расковывается под гидравлическим прессом до толщины на 15% большей от нужной толщины плиты. Примеси, выделившиеся в центре верхней стороны отливки удаляются срезанием.
  • Поковка обжигается чтобы создать частично волокнистую микроструктуру, избежать растрескивания при охлаждении и снять напряжения, возникшие при ковке.
  • Заготовка подвергается суперцементации. Время, необходимое для этого, зависит от размера заготовки. Для больших заготовок процесс длится 10-14 суток.
  • Повторный нагрев, ковка почти до необходимой толщины и отжиг.
  • Термическая обработка для улучшения волокнистой структуры материала.
  • Черновая механическая обработка.
  • Плиту нагревают и придают ей нужную форму.
  • Лицевая сторона плиты нагревается до температуры более высокой критической, в зависимости от необходимой глубины закаленного слоя, и закаляется в струях масла или воды.
  • При небольшом нагреве проводится правка кривизны плиты.
  • Плита обрабатывается до окончательных размеров.

Нецементированая Крупповская броня

Срез 254-мм (10-дюймовой) брони

Как уже отмечалось, бронированная плита может закаляться без предварительной цементации. Следует отметить, что цементированная лицевая сторона в большей степени склонна к разрывам и растрескиванию при ковке и нарушении формы, чем остальная масса плиты, что делает изготовление тонких плит сложнее, чем толстых. Эти обстоятельства подтолкнули «Бетлехем Стил» (англ. Bethlehem Steel Company) к производству Крупповской брони без цементации. Позже компания «Мидвейл Стил» (англ. Midvale Steel Company) использовала эту же технологию. Такая броня обычно называется Крупповской нецементированой (англ. Krupp non-cemented, KNC). Структура брони существенно отличается от структуры Крупповской цементируемой брони (KCA). Например, отсутствующим является суперцементированый слой, а закалка сама по себе обычно дает более высокую твердость и глубину.

Есть также различия в химическом составе, содержание углерода и хрома обычно выше, а никеля - такое же или ниже, чем в цементируемой броне. По баллистической прочности нецементированая броня эквивалентна цементируемой, однако она имеет склонность к растрескиванию, как под действием снаряда, так и от внутренних механических напряжений. В связи с этим производство нецементированой брони через несколько лет прекратилось. Типичная нецементированая броня содержит 0,5% углерода, 3,5% никеля и 2,3 - 2,5% хрома.

Процентное содержание примесей в различных видах брони
Химический элемент КС[1]«Old Type» 1894-1900 гг. КС a/A один из «Old Type» КС a/A До 1918 г. KNC[2]1918г. КС n/A конец 1920 г. начало 1930 г. КС n/А Один из типов Ww), мягкая Wh, твёрдая, 1920 г. WshЭкстра жёсткая
C, углерод 0,25-0,43 0,35 0,34 0,3-0,5 0,25-0,43 0,3 0,25 0,37 0,32
Ni, никель 1,1-3,1 3,9 3,78-3,9 3,5 1,1-3,1 3,5-3,8 3,8 4,1 2,75
Cr, хром до 2,2 2,0 2.06 1,75-2,5 (в сред. 2,3) до 2,2 2,0 2,0 1,89 1,95
Cu, медь 0,1 следы
Mo, молибден 0,65 0,2-0,4 0,2-0,65 в ср. 0,4 0,2-0,4 0,22 есть 0,5
Si, кремний 0.02-0,06 0,07 0.07 0,07 0,05 0.35 0,23 0,35
Mn, марганец 0,7-1,23 0,35 0,31 0,3 0,7-1,23 0,3 0,25 0,3 0,24
P, фосфор 0.035 0,035 0.035 0,025-0,03 0.035 0.035 0.035 0.025
S, сера 0.035 0,2 0.035 0.035 0,035 0,04 0,035 0.025
V, ванадий до 0,23 до 0,23 0,15 0,03 следы

Боевое применение

IJN Mikasa - один из носителей Крупповской брони

Ярким показателем хороших качеств Крупповской брони может служить история сражения в Жёлтом море и Цусимского боя, на примере легендарного флагмана адмирала Того - броненосца IJN Mikasa. Броненосец был защищён броней производства завода Круппа. На протяжении сражения в Жёлтом море IJN Mikasa находился под обстрелом шести русских броненосцев, 305-мм снаряд смог пробить 178-мм бронепояс, лишь выбив из него кусок диаметром 0,9 метра и полностью разрушившись.

Во время Цусимского боя броненосец получил 10 попаданий 305-мм и 22 попадания 152-мм снарядами, но на его боевых качествах эти попадания не сказались.

Примечания

  1. ↑ Цементированная броня Круппа
  2. ↑ Нецементированная броня Круппа

См. также

Литература и источники информации

  • Naval Ordnance and Gunnery '.
  • Эверс Г. Военное кораблестроение. — М.: 1935.
  • Brown, David K. Warrior to Dreadnought, warship development 1860–1905.. — Caxton Publishing Group, 2003. — ISBN 1-84067-529-2
  • Gene Slover's US Navy Pages Naval Ordnance and Gunnery. — ARMOR-CHAPTER-XII-A.

Галерея изображений

  • Результаты тестов бронепробития

  • Результаты тестов бронепробития

  • Тесты пробития брони 75-мм снарядом

  • Баллистические испытания 3-дюймовой брони

  • Баллистические испытания 9-дюймовой брони

  • Баллистические испытания 11,8-дюймовой брони

Источник — «http://wiki.lesta.ru/ru/index.php?title=Navy:Крупповская_броня&oldid=353594»