...
Корпуса снарядов изготавливались из легированных сталей. Например, бронебойные снаряды с баллистическими наконечниками калибра 76 и 85 мм изготавливались из стали 35ХГСА. Тупоголовые 122–мм снаряды – из стали ХНЗМ. На корпусах размещались один или два медных ведущих пояска. Пояски, врезаясь в нарезы стволов орудий и двигаясь вместе с корпусами по ним, придавали снарядам вращательные движения и обеспечивали обтюрацию пороховых газов. В донной части корпусов размещались разрывные заряды (наиболее эффек­тивным было снаряжение снарядов взрывчатым веществом A–IX–2) и ввинчивались донные взрыватели с трассерами. На корпусах бронебойных снарядов имелись один–два центрующих утолщения для центрирования снарядов в канале ствола. Головные части снарядов, как пра­вило, были притупленными, чтобы при ударе о наклонную броню танков не было рикошетирования.

Остроголовые снаряды не имели оптимальной баллистической формы, поэтому зна­чительно быстрее теряли скорость и могущество действия по сравнению с тупоголовыми, имеющими баллистические наконечники, и снарядами с бронебойными и баллистическими наконечниками.

При взаимодействии с броней разрушались не только головные части как остроголовых, так и тупоголовых снарядов, но и их корпуса. Чтобы уменьшить продольное разрушение корпусов в процесс взаимодействия головных частей снарядов с броней, предохранить их от преждевременных расколов, на них стали протачивать, так называемые, подрезы (локализа­торы). По этим подрезам при ударе происходили разрушения головных частей снарядов, а корпуса сохранялись.

Для увеличения могущества бронебойного действия остроголовых снарядов приме­няли бронебойные наконечники. Эти наконечники предназначались для предохранения го­ловных частей корпусов снарядов от разрушения при ударе в броню. Помимо этого, при­тупленный бронебойный наконечник способствовал уменьшению рикошета. Бронебойные наконечники закрепляли на головных частях корпусов снарядов с помощью оловянного при­поя (реже с помощью закатки нижней кромки наконечника). Их изготавливали обычно из того же материала, что и материал корпуса, либо из более вязкого металла. Наконечники при ударе разрушались, но при этом разрушался и поверхностный слой брони. В совокупности осколки от наконечника и лицевых слоев брони способствовали лучшему прониканию в толщу брони весторонне обжатых головных частей снарядов, сохраняя на более длительное время целост­ность корпусов. При всех прочих равных условиях такие снаряды пробивали броню пример­но на 20% большей толщины. Такие снаряды подрезов не имели.
...

Для выплавки молибденовых сталей не нужен чистый молибден, не нужен даже и ферромолибден.

Молибденовая сталь до 4-6% молибдена выплавляется вообще без всяких проблем.

Стали легированные молибденом выплавлялись японцами с времен самых ветхопещерных!

Окись молибдена при выплавке чугуна полностью восстанавливается и практически на 100% переходит в чугун.

При мартеновском или конвертерном переделе молибден не окисляется и опять-таки практически полностью переходит в сталь.

Первые промышленные образцы молибденовой стали с 3.7% молибдена были получены в 1886 году на Путиловском заводе.

Как эрзац вольфрамовой стали!

На тот момент молибден (точнее молибденовые руды) в России был много доступней вольфрама (вольфрамовых руд).

Такие металлы как молибден, никель, медь и кобальт (и при определенных условиях и вольфрам на 100%) при выплавке стали практически не окисляются и полностью переходят в готовую сталь.

Легирование всеми этими металлами не составляет проблем и при введении окислов или руд этих металлов в доменную шихту и при пределе чугунов в сталь.

Тоже относится, но с отрицательным знаком и к таким вредным (в подавляющем большинстве случаев) примесям в сталях как сурьма, мышьяк, олово и свинец.

Что кстати теперь с возрастанием количества металлолома в шихте металлургических заводов создало большие проблемы металлургам наличие примесей всех вышеупомянутых трудно удаляемых химических элементов.

Даже молибден, никель, медь, кобальт, вольфрам (не говоря уже про сурьму, мышьяк, олово и свинец) по современным техническим условиям допустимы далеко не во всех марках современных сталей.

Особо много проблем современным металлургам создаёт примесь меди и медных сплавов в металлоломе.

Ведь медь (в особенности с сочетанием с оловом) заметно ухудшает качество большинства современных качественных и специальных сталей.

На некоторых японских и корейских металлургических заводах с недавнего времени введена особая технологическая операция декупрации (удаление меди) сталей.

Для выплавки брони крайне важна и чистота шихты по сере и фосфору.

С этим в Европах было плохо.

Вообще металлурги весьма долго не понимали исключительную важность для многих целей снижения содержания серы и фосфора в сталях до менее чем 0.01%.

За годную и в начале 20-го века считали броневую сталь с 0.04-0.06% серы и фосфора, да ещё и кое-как раскисленную (алюминием и силико-кальцием ещё не раскисляли) - сейчас почти всякую сталь с таким количеством серы и фосфора считают негодной для почти всякого использования.

По современным нормам на качественные (и броневые) стали допустимо уже менее чем 0.01% фосфора и серы, а для многих ответственных применений уже с середины 70-х требуют менее чем 0.004% серы и фосфора.

В частности для германской стали Х70 значения ударной вязкости при 20 С при содержании серы 0.05% в три раза менее чем при 0.01% серы и в четыре раза менее, чем при 0.003% серы.

Для германской стали типа 30NiCrMoV14.5 в виде листов толщиной 178-271мм ударная вязкость при 20С и при содержании серы 0.045% серы в более чем 2 раза менее, чем после удаления серы до менее чем 0.01%.

Есть однако способы понижения содержания серы и фосфора в сталях в десятки раз и которые вполне себе доступны и для последней четверти 19 века.

Самый простой для условий конца 19 века разработан в Японии в конце 70-х 20-го века ( авторы Х . Иной , И .Шигено , М.Токуда , М.Отани ) .

Одновременное удаление из чугуна и серы и фосфора путём смешения расплавленного чугуна со смесью окиси кальция и хлорида кальция ( и по необходимости с добавками окиси магния ( улучшает текучесть и сульфидную емкость смеси ,при содержании до 4-6% окиси магния к общей массе смеси ) и пиролюзита в качестве окислителя фосфора ) в количестве от 3 и до 10% от веса чугуна .

Степень удаления серы достигает при 5 % смеси к массе чугуна содержащего до 0.5% фосфора и 0.2% серы не менее чем 95%, степень удаления фосфора не менее чем 90%.

При общем содержании окиси кальция и окиси магния более чем 25-30% не наблюдается и рефосфорации в течении более чем 20 минут.

Добавки 10-20% пиролюзита к смеси окиси кальция и хлорида кальция приводят к очень быстрому окислению и выносу в шлак кремния и ещё более фосфора чугуна и восстановлению 80-90% марганца в чугун до 1.5%.

Если в эту смесь прибавить окиси молибдена, то ещё более легко восстановимый молибден восстановится весь и перейдёт в чугун.

Все тоже самое относится и к окиси никеля.

Но в России вполне себе есть изрядные (даже можно сказать и огромные) залежи железных руд вполне чистых и по фосфору и по сере!

Как и огромные запасы древесного топлива годного для производства доменного древесного угля.

Всё это вполне могло-бы быть использовано для выплавки сталей особо высокого качества.

Уральское пудлинговое железо имело примерно такой состав :

С = 0,1-0,2%; Мп -- следы ; Р = 0,01-0,02%; S = 0,004-0,006%; Si =0,1%; шлак = 0,2-1% ; остальное - железо.

Т.е. оно и само по себе могло быть использовано в качестве скрапа для выплавки броневых сталей в кислых мартенах по кремний-восстановительной технологии В.И. Тыжнова с само-раскислением кремнием и марганцем , ибо использовать раскисление алюминием в 80-90-х годах 19 века как-то сложно (за незначительностью объёмов выплавки самого алюминия на тот момент).

Кремний-восстановительная технология выплавки сталей в кислых мартенах позволяет получить стали легированные не только легко восстановимыми никелем и молибденом до 2-3% и выше. но и минимально : кремнием до 0.4%, марганцем до 0.5% и выше и хромом до 0.6% и выше и даже ванадием до 0.2% и выше - за счет восстановления их из окислов!

Т.е. часто и без ферросплавов вовсе!

Но для получения реально высококачественных сталей по такой технологии надо иметь шихту с самым минимальным содержанием серы и фосфора, ведь в кислых процессах выплавки сталей, ни сера, ни фосфор не удаляются.

И топливо с минимальным содержанием серы - в данном случае дровяной генераторный газ.

Обработка чугуна выплавленного на древесном угле (т.е. в таком серы менее чем 0.03% и фосфора менее чем 0.03 %) смесью из смесью окиси кальция и хлорида кальция (желательно и с добавками окислов марганца и молибдена и никеля) позволяет снизить содержание и серы и фосфора до нескольких тысячных процента.

Рафинирование сталей синтетическими шлаками вовсю использовалось с 1937-1938 годов на французских заводах Юджин по патенту Р. Перрена и эта французская сталь была сильно лучше германской и чешской того времени и требовала легирования марганцем в 10-15 раз менее и даже и вовсе без него обходилась.

Обработка сталей синтетическим шлаком заключается в принудительном смешении сталей в ковше с жидким основным восстановительным шлаком из окиси алюминия (глинозёма) окиси кальция (обожженная известь) и окиси магния (обожженный доломит или магнезит).

Для эффективного рафинирования сталей синтетическими шлаками абсолютно необходимо не допускать смешения печного шлака с синтетическим.

Для это используют промежуточные ковшики разной конструкции.

Снижение серы в стали достигает до 0,002—0,010 % , количество раскислителей уменьшается в 2-3 раза, количество всяких неметаллических включений в сталях уменьшается на 5-10 раз .

Для удаления-же фосфора нужен жидкий основной железистый окислительный шлак - из окислов железа и окиси кальция и добавки окиси магния.

Проблема в том, что при обработке таким шлаком очень сильно выгорает не только фосфор, но и углерод (на порядок даже), но и вообще все химические элементы окисляемые легче железа - что приводит к тому, что процесс рафинирования окислительным шлаком протекает обычно изумительно бурно и бывало и со взрывами металла в ковшах с десятками тонн кипящего металла!

Р.Перрен ещё до войны при помощи двойного рафинирования дешевой и дрянной томасовской стали двумя синтетическими шлаками , сперва основным железистым окислительным шлаком , затем основным восстановительным шлаком - получал стали ничуть не уступавшие и основным мартеновским и выплавленным в электропечах .

Но стали получались только и только малоуглеродистые и малым количеством окисляемых легирующих .

Т.е. они годны в качестве заготовки-полупродукта для плавки в кислых мартенах по кремний-восстановительной технологии В.И. Тыжнова .

Для выплавки-же высоколегированных сталей по такому способу уже нужна электропечь и ферросплавы .

Из метода рафинирования синтетическим шлаком родился метод смешения или называемый совмещенный процесс выплавки качественных сталей

Например для выплавки качественной подшипниковой стали можно полностью отказаться от электропечей большой мощности .

Делают например так :

В 100-тонном мартене ( или кислородном конвертере ) с основной кладкой футеровки выплавляют основную сталь-полупродукт такого состава : 0,35% углерода и не более 0,10% марганца и следы кремния .

Причем его не раскисляют , это ни в коем случае !

Такой полупродукт с нормированным содержанием углерода можно выплавить легко и быстрее ,чем пытаясь выплавить качественную сталь в мартене или электропечи .

Рядом с мартеном стоит маленькая ( и значит маломощная и простая ) электропечь с основной футеровкой в 15-18 тонн .

В ней плавят лигатуру такого состава : 3,2% углерода , 0,6-2% марганца , 1,3-3,4% кремния , и 6-6,5% хрома ( никель и молибден в любом количестве ) .

Малоуглеродистый полупродукт почти не содержит кремния и мало содержит марганца и по отношению к составу лигатуры сильно переокислен .

Из большой мартеновской печи предварительно спускают шлак.

Затем в общий ковш сливают и полупродукт из большой мартеновской печи и лигатуру из малой электропечи при этом стараясь обязательно не допустить попадания мартеновского шлака в ковш.

Происходит смешение полупродукта и лигатуры .

В момент смешения происходит быстрое и бурное раскисление полупродукта углеродом, кремнием и марганцем лигатуры, смесь очень сильно вскипает (уровень металла в ковше поднимается на метр и даже больше) с образованием очень большого количества газов, которые полностью удаляются из расплава и уносят с собой пчти весь водород (и значит флокенов не образуется) и частично азот.

В результате из 100 тонн основной мартеновской стали получается около 120 тонн высококачественной подшипниковой стали.

Причем азота и водорода в такой стали много меньше чем в электростали.

Качество стали получается выше чем выплавленной в электропечи.

Т.е. совмещаются процессы раскисления и легирования стали.

Выплавка качественных сталей таким способом проще и дешевле выплавки их в электропечах или мартенах и легче получить сталь нужного состава.

Более того в несколько раз уменьшается угар и легирующих и раскислителей - что по дефициту большинства ферросплавов неимоверно важно и актуально.

Совмещенный процесс по Перрену даёт ещё лучшие результаты чем процесс смешения и сводится к тому, что в малой электропечи плавят не только лигатуру, но и синтетический основной шлак из доступных извести и глинозема и магнезита (доломита).

Шлака выплавляют из расчета всего 3-10 кг на тонну готовой стали - это совсем немного.

Сперва в ковш выпускают лигатуру и синтетический основной шлак.

Затем в ковш сливают полупродукт из мартена с основой футеровкой, стараясь опять не допустить попадания мартеновского шлака в ковш.

Происходит опять бурное вскипание смеси и смешение полупродукта, лигатуры и синтетического шлака.

Но при этом происходит ещё и обработка продукта синтетическим основным шлаком.

Происходит десульфурация и дополнительное раскисление стали.

В результате содержание серы в стали падает до 0,002-0,010%.

Заодно в стали резко уменьшается количество разных неметаллических включений.

Т.е. за весьма малое время совмещаются процессы раскисления, легирования и рафинирования синтетическим шлаком.

Сейчас такие способы выплавки сталей как метод смешения или совмещенный процесс позволяют обеспечить в мартеновском цехе выплавку сталей высокого качества и без использования сложного оборудования.

И такие процессы применимы к подавляющему большинству качественных сталей.

На счет наличия в таких рафинированных сталях большого количества азота , согласен , но в данном случае основной вред наносили сера и фосфор , в несколько меньшей степени остаточный кислород и всяческие включения , а уж высокое содержание водорода , приводившего к флокенам в обычных мартеновских и электросталях - было огромной головной болью металлургов.

В томасовских сталях подвергнутых двойному рафинированию синтетическими шлаками имелось очень низкое содержание и серы и фосфора и водорода и включений делало их лучше чем выплавленные и в электропечах .

Не надо так-же забывать ,что изрядное количество азота попадало в стали с легирующими и ферросплавами и с раскислителями - особо в электропечах выплавленных.

В электросталях содержание обычно азота ещё более чем в томасовских и достигает до 0.012% и даже 0.015%



Тем не менее такие стали считались равноценными и выплавленным в основных мартенах и в электропечах (в электросталях содержание азота ещё более ) .

Именно за счет низкого

Но при рафинировании двумя синтетическими шлаками по Р.Перрену томасовских сталей продувку в конвертере не доводили до периода передувки (12 минута на рисунке), в которой основная часть фосфора и удаляется, т.е. именно когда томасовская сталь интенсивно набирает при продувке азота.

Стараясь удержать содержание азота ниже 0.0075%.

Удаление большей части фосфора производилось за счет реакции с основным окислительным шлаком .

При рафинировании основным окислительным шлаком томасовского полупродукта с 0.4-0.5% фосфора ,его содержание падало до 0.04-0.05% и ниже , с 0.06% до 0.011% и с 0.022% до ниже чем 0.007% .

В рельсовом бессемеровском металле обработка основным окислительным шлаком снижала содержание фосфора с 0.05-0.092 % до 0.01-0.03%

Так как рафинирование основным окислительным шлаком сопровождается стремительным и бурным вскипанием металла ,то при этом удалялся почти весь водород и некоторая часть азота ,не более чем 20% .

Таким образом общее содержание азота после первого рафинирования не превышало 0.007% , после второго рафинирования основным восстановительным шлаком не более чем 0.065% азота .

Для некоторых марок сталей снижение содержание азота при обработке основным восстановительным шлаком напротив очень велико .

Так при обработке основным восстановительным шлаком мартеновской стали 45 содержание азота упало с 0.004% до 0.0023 , сталей 38Х и 40Х с 0.0041% до 0.0023%

А для некоторых марок сталей содержание азота при обработке основным восстановительным шлаком возрастает в два и более раз .

Так при обработке основным восстановительным шлаком стали ШХ15 содержание азота увеличивалось с 0.0025% до 0.006% !

Известно так-же что при обработке сталей окислительными или восстановительными шлаками содержащих двуокись титана содержание азота тоже увеличивается .

Для рафинирования основным восстановительным шлаком содержание окиси титана в нём в количестве 3-5% весьма полезно - улучшается удаление серы из сталей .

Но наблюдается восстановление титана и переход его в металл .

Содержание титана в синтетическом шлаке в количестве 3-5% , приводит к тому его восстанавливается и переходит в металл минимально от 0.03-0.05% .

Это количество даже и для томасовской стали в несколько раз более чем азота .

Для полного связывания азота сталей в нитриды титана ,самого титана должно быть в 3.3 раза более чем азота .

Сродство титана к азоту несоизмеримо более чем у железа и даже более чем у хрома и более чем сродство титана и углерода .

Потому в сталях с титаном весь азот связан в нитриды титана( очень мелкие , твёрдые и жаростойкие включения ) , и вредного воздействия азота на стали не наблюдается .

Стали с содержанием титана в 3.3 раза более чем азота - процессу старения не подвержены .

При содержании в сталях азота в 0,004 % уже небольшого количества титана около 0,02 % - оказывается достаточно для полного связывания азота в нитриды.

Хотя для некоторых современных марок сталей засорение нитридами титана не то ,что нежелательно . а просто недопустимо!

Качество автолиста ухудшается при самых незначительных количествах нитридов титана.

Р. Перрен использовал добавление окиси титана в синтетические шлаки .

Для рафинирования электросталей использовался им например кислый шлак такого состава : 47-48% кремнезема , 5-6 двуокиси титана , 17-18 % глинозема , 6-7% окиси кальция , 15-16% окиси магния , около 9% окиси марганца и менее чем 0.5 % окиси железа .

Для связывания азота электросталей в нитриды титана .

Известно ,что ещё Обухов открыл , что при тигельной плавке под флюсом содержащим ильменит или титаномагнетит качество тигельной стали резко улучшается !

За счёт восстановления некоторого количества титана из флюса и перехода его в сталь !

Введение титана в стали позволяет осуществить очень полезную операцию микро-легирования сталей бором !

Особенно полезную для цементированных броневых сталей .

Бор в микроколичествах резко улучшает и прокаливаемость сталей .

А так-же улучшает прокатываемость и способность к глубокой вытяжке большинства сталей - уже за счет связывания азота в нитрид бора .

Легирование или микро-легирование бором большинства сталей содержащих хотя-бы и малые количества азота бесполезно .

Бор не легирует стали , а связывается в нитриды .

Что-бы бор оказал действие на стали , надо азот связать в нитриды химического элемента имеющего большее сродство к азоту чем у бора .

Проще всего введением в стали малых количеств титана , которого вводят уже в 4-6 раз более чем азота .

Диапазон оптимальных количеств бора для подавляющего большинства сталей крайне узок и очень мал по количеству обычно находится в пределах 0,001-0,0025%.

Выдержать это весьма и весьма сложно ,но вполне реально , особенно при внепечном легировании .

Но и в таких сверхмалых концентрациях 0.002% бора эквивалентно легированию присадкой из 1,33% никеля+ 0,31% хрома + 0;04% молибдена .

Прокаливаемость стали с 0.002% бора идентична стали с 1.5% никеля .

Для стали типа 40ГФ введение 0.027% титана и 0.0013 % бора ( и при 0.004% азота ) увеличило прокаливамость на глубине 12мм с 25HRC до 50 HRC и на 30мм с менее с менее чем 20HRC до 28-30 HRC .

Для цементированных броневых сталей типа Гарвея и Круппа это тоже важно !

Крупповская хромо-никелевая броня лучшего качества на 10-е годы 20-го века содержала углерода 0.31% , кремния 0.02% , серы 0.02% ( но частым было и до 0.06% серы , фосфора 0.02% ( но опять были до 0.05% фосфора ) , марганца 0.30% , никеля 3.5-4% ,хрома 1.5-2% .

Т.е. броня была раскислена крайне плохо !

Алюминий и силицид кальция для раскисления толком ещё не употреблялись . а кремния и марганца для раскисления тут недостаточно , а для нейтрализации серы надо иметь тут марганца от 0.4% и выше .

По Тыжнову для само-раскисления сталей по кремний-восстановительному кислому процессу надо от 0.3% и выше кремния .

Более того к настоящему времени по броневым сталям известно следующее ( например по данным изысканий Е.А.. Камаева ) ,что содержание кремния менее чем 1.2% является совершенно недостаточным для сохранения прочности и твердости стали на требуемом уровне , а более . чем 1,6% кремния всегда ведёт к резкому падению ударной вязкости, вызванному чрезмерным упрочнением феррита .

Содержание хрома не должно быть менее чем 1.3% в таком случае его влияние недостаточно для увеличения прочности и прокаливаемости стали.

Если-же хрома более чем 1.7 % ,то хотя и аустенитное зерно и измельчается (что ведёт к повышению пластичности стали ) ,но образование карбидов хотя и является фактором повышающим повышающим прочность, но однако резко снижающим пластичность стали и её ударную вязкость .

Верхний предел содержания никеля должен быть не более чем 1.8% ,что-бы обеспечить ударную вязкость феррита , но не повышая его твердость выше нужного уровня .

Содержание-же никеля ниже 1.4% не обеспечивает необходимой пластичности сталей .

Содержание молибдена ограничен снизу 0.2% необходимыми для недопущения обратимой отпускной хрупкости . а выше 0.4% молибден в никель-хромистых сталях резко снижает ударную вязкость феррита .

Оптимальным содержанием углерода для не подвергающейся цементации брони является более чем 0.44% и менее чем 0.48% .

В общем по критериям Е.А.. Камаева крупповская броня никак не годится ,в ней очень мало кремния , слишком много никеля , хрома часто более 1.7% ,молибдена нет , марганца мало и т.д.

Но это все им получено для не подвергающейся цементации довольно тонкой листовой брони с сквозной закалкой и низким отпуском и твердостью 48-50 и до 54-57 HRC .

Для очень и очень толстых листов в 100-300мм ситуация конечно изменяется ,но не намного .

Никель однако в броневой стали и при небольшом содержании серы и низком марганца на прочность и ударную вязкость влияет весьма плохо .

А что будет если при плавке сталей в шихте будет и сера и никель и даже менее чем 0.03-0.04% каждой ?

Правильно - в сталях будет примесь сульфида никеля !

Уже один только сульфид железа делает стали хрупкими .

Образуются эвтектики из сульфида никеля , сульфида железа и самого железа

Эти вот эвтектики-прослойки выпадают при кристаллизации вокруг кристалликов стали окружая и разделяя их - сталь хрупкая .

Эвтектики-прослойки из сульфида никеля-железа-меди с железом !

Температура плавления эвтектики железо -сульфид железа 988С , эвтектики из сульфидов цветных металлов в смеси с сульфидом железа плавятся при 750-950С !

Все тоже самое относится и к меди .

Марганец обладает очень высоким сродством к сере , даже большем чем у никеля .

Кристаллы сульфида марганца плавятся при 1610 С , сульфидных прослоек не образуют , и при содержании марганца в рядовых сталях более 0.3% эвтектики-прослойки не образуются .

Но для броневых сталей надо иметь марганца не менее чем от 0.6% и выше - именно из-за никеля !

( При непрерывной разливке сталей марганца вообще должно быть в 90-100 раз более чем серы в стали !

А иначе будут трещины ! )

Советская уже танковая броня на 1944 год имела : углерода от 0.22% и до 0.31% . кремния 1.3-1.4% , марганца 1.32-1.35% . хрома 0.75-0.9% , молибдена 0.15-0.18% , никеля 1.1-1.7% ,но и серы и фосфора менее чем 0.02 % .

Т.е. она была очень хорошо раскисленная кремнием , содержание марганца было с избытком выше, чем надо для ликвидации вредного действия сульфидов железа и никеля .

Молибденовая сталь Путиловского завода с её-о 3.5-4% молибдена вовсе никакая не броневая и даже не конструкционная . а инструментальная - чисто наш эрзац первого вольфрамового быстрореза с 5% вольфрама - знаменитого самокала Роберта Мюшета !

Из этого путиловского молибденового сплава делали резцы , фрезы ,сверла ,метчики и плашки и т.д. - т.е. ходовой металлорежущий инструмент !

С месторождениями вольфрамовых руд тогда было у нас совсем плохо , а месторождения молибденовых руд уже были известны !

Без-вольфрамовые , но молибденовые быстрорежущие стали вполне себе употребляются и ныне , особенно в США (так как в США имеются значительные количества отечественных молибденовых руд ) ,например их стали серии М50 .

Наши тоже такие есть - типа 11М5Ф и ей подобные

Вообще молибденовые быстрорежущие стали в производстве много сильно сложнее , чем вольфрамовые ,но по цене дешевле .

Особенно при термической обработке ( склонность к потере углерода ) - у меня на заводе такие стали нагревают под закалку в чугунной стружке и в защитной атмосфере , закалка ведётся в средах содержащих углерод .

Тем более замечательный успех инженеров Путиловского завода умудрившихся наладить тогда выплавку такой быстрорежущей стали !

Наверное можно было-бы из закалённой путиловской молибденовой стали делать бронебойные наконечники и вставки для бронебойных снарядов .

Для броневых сталей содержание молибдена обычно не превышает 0.5-0.6% ( реже в пределах от 0.6-0.8% и совсем редко в пределах от 0.8-1.2% ) , по Е.А.. Камаеву не должно быть более чем 0.4% и не менее чем 0.2%

И потому они гораздо проще в производстве .

Например современная высокопрочная броневая сталь Н.Н. Булкина и соавторов содержит : %
углерод 0,28-0,40, кремний 0,80-1,40, марганец 0,50-0,80, хром 0,10-0,70, никель 1,50-2,20, молибден 0,30-0,80, алюминий 0,005-0,05, медь не более 0,30, сера не более 0,012, фосфор не более 0,015, железо - остальное.

Современная высокопрочная броневая сталь вышеупомянутого Е.А.. Камаева и соавторов содержит : %: углерод 0,44-0,48; кремний 1,2-1,6; марганец 0,3-0,6; хром 1,3-1,7; никель 1,4-1,8; молибден 0,2-0,4; серы и фосфора совокупно менее чем 0.01 % , железо - остальное.

Ни молибден ,ни никель при выплавке не окисляются и в шлаки не уходят , потому и практически полностью переходят в готовый металл .

Потому выдержать требуемый состав по этим элементам очень и очень просто .

При выплавке сталей в кислом мартене процесс доводят до "кипения ванны крупным пузырём" , при этом усреднение состава плавки всегда и получается .

Я-же предлагаю к этому ввести предварительное рафинирование и легирование из синтетических шлаков .

Т.е. удалить серу и фосфор до совокупно менее чем 0.0% и ниже .

Имеем такое .

При отношении массы чугуна с 0.5% фосфора и 1% кремния и 10% от массы чугуна флюса из окиси кальция и хлористого кальция содержащего 10-15% пиролюзита ,то марганец почти( 80-90% ) весь в металл и переходит , никель весь ,молибден весь , титан на 1-5% .

При этом фосфор окисляется практически до следовых значений , кремний на 60-70% , углерод на 50% .

Если в флюсе от 30% основных щелочноземельных окислов ,то рефосфорация не происходит и при от 1.5% фосфора в чугуне .

Но масса флюса должна быть уже не менее 15% от массы чугуна и флюс должен быть жидким .

Имеем за исходные марганец 0,3-0,6; хром 1,3-1,7; никель 1,4-1,8; молибден 0,2-0,4 и титан 0.05%

На тонну стали

Никеля 14-18 кг .

Молибдена 2-4кг .

Марганца 3-6кг .

Титана до 0.5 кг .

В чугуне примем на тонну : фосфора 5кг и кремния 10кг , углерода 35-40кг .

Выгорания практически всего фосфора ,более чем 2/3 кремния и 50% углерода и должно обеспечить восстановление легирующих и удаление не только фосфора ,но и серы .

Т.е. масса флюса 200кг на тонну чугуна .

Во флюсе будем иметь окиси никеля(2) 18-23кг , окиси молибдена (6) 3--6кг , окиси марганца (4) в виде пиролюзита 45% до 60-70кг ,окиси титана до 10кг .

Итого окислителей до 90-100 кг .

В остатке надо иметь от 30% окиси кальция .

Получаем например 50кг окиси кальция и 50кг хлористого кальция .

Такой флюс смешать с чугуном просто так уже нельзя .

Он должен быть предварительно расплавлен .

Для этого годится любая регенеративная вагранка с магнезит-углеродистой футеровкой .

А вообще такой флюс получается очень легкоплавким и жидкотекучим .

За неимением хлористого кальция ( отход содового производства по способу Сольве ) годится плавиковый шпат (флюорит ) - фтористый кальций .

Легирование хромом осуществляется за счет его восстановления из шлака кремнием при плавке при кремний-восстановительном процессе .

Для восстановления хрома надо иметь шлаки с невысокой основностью и лучше кислые шлаки и высокую температуру в мартене .

Из силиката хрома он хром восстанавливается намного лучше ,чем из хромитов .

Окись хрома (3) плавится при 2275С , хромит железа при 1900 С , силикат хрома при 1400-1500С .

Но вот выплавка хромистых сталей особо осложняется тем ,что фосфор всегда и окисляется вместе с хромом и восстанавливается вместе с ним .

Для хороших хромистых сталей ещё в начале 70-х требовали обычно не более чем 0.04% серы и фосфора , а ныне уже менее чем 0.01% и ниже .

Более того известно ,что для высоко-хромистых сталей вроде 20Cr10Ni снижение содержания фосфора с 0.02% до 0.002% повышает коррозионную стойкость под нагрузкой с 3-4 часов до 25-30 часов .

Фосфор как установлено весьма вредно влияет не только коррозионную стойкость , а и на ударную прочность хромистых , хромо-никелевых и хром-титан-никелевых сталей . за счет образования фосфидов хрома и эвтектики из фосфидов железа-хрома !

В основных печах для недопущения восстановления фосфора держат высокую основность шлака - 2.6-3 ,но из высоко- основных шлаков хром очень плохо восстанавливается и требует очень высоких температур ,т.. к .шлаки получаются и очень тугоплавкие и очень вязкие .

Предварительное удаление фосфора ( и серы ) из чугуна позволяет вести выплавку хромистой стали именно в кислой печи по кремний-восстановительному процессу .

Но тут надо "раскочегарить" печь до максимально возможных по термостойкости футеровки температур .

И использовать жидкое топливо и регенераторы как можно большего размера .

И это тем более важно ,что и на 50-е годы 20-го века ходовые ферросплавы имели не меньше чем 0.2-0.45% фосфора и до 0.04% серы .

Особенно много фосфора заносилось с ферромарганцем .

Отличная сталь бывало сильно портилась при её раскислении или легировании !

Потому легирующих и раскислителей надо вносить самый минимум.

Плавка по кремний-восстановительному процессу не требует раскислителей и минимального количества ферромарганца или шпигеля и ферросилиция как уже легирующих.

При вводе марганца при внепечной обработке чугуна, можно сохранить большую часть марганца при плавке по кремний-восстановительному процессу.

Марганец сперва частично окислится, но затем полностью восстановится обратно.

Удаление фосфора (и серы) из уже готовой стали можно весьма просто устроить за счет инжекции порошка карбида кальция в токе азота в жидкий металл - так при 28кг карбида на тонну стали удаление фосфора из малоуглеродистых сталей достигает до 86% , углеродистых до 55% .

Китайцы Чи Шуи и Га О Фен изобрели и внедрили технологию продувки хромистых сталей смесью порошков карбида и силицида кальция с добавками из плавикового шпата ((флюорит ) - фтористый кальций) и(или ) хлористого кальция - в токе аргона или азота .

При расходе 35кг смеси на тонну получили степень удаления фосфора из стойких к коррозии сталей от 63% и до 78% с добавками из плавикового шпата ((флюорит ) - фтористый кальций) и(или ) хлористого кальция степень удаления фосфора не была менее чем 70-75% .

Но сталь должна быть легирована титаном - для связывания азота !

...
Сталь 4140 также известна Артиллерийская сталь, была одной из ранних сплавов содержащих много элементов, использовалась в 1920 году для рам в авиастроении и автомобильных валов, помимо оружейного производства. Эта сталь имеет около 1 процента хрома; 0.25 процента молибдена; 0.4 процента углерода, 1 процент марганца, около 0.2% кремния и не больше чем 0.035 процента фосфора, как и не больше 0.04% серы. Все остальное это 94.25% остается железу.

Какое большое отличие между сталью 4140 и 4150? 4150 имеет 0,5% углерода в составе. Этот лишний 0,1% дает марке 4150 большую жесткость, которая делает ее более трудно обрабатываемой, но армия США желала эту износостойкость и решила что цена, оправдана.
...

...
Стеклотекстолит представляет собой слои ткани, состоящей из стекловолокон различной структуры и состава. Эти слои скрепляются между собой полимерными веществами. В бронировании танков используется довольно твёрдый стеклотекстолит плотностью 1,8-2 г/см³, изготовленный из стеклоткани со связующим компонентом ПВБ (поливинилбутираль) или БФ-2.
...
В результате, рассматривая верхнюю лобовую деталь Т-64, мы имеем следующий «слоёный пирог»: лицевой (верхний) стальной бронелист средней твёрдости толщиной 80 мм + слой стеклотекстолита из нескольких листов общей толщиной 105 мм + подпорный тыльный стальной бронелист средней твёрдости толщиной 20 мм. Вся эта бронедеталь толщиной 205 мм установлена под углом 68° от вертикали. С учётом угла наклона приведённая (горизонтальная) её толщина составляет 547 мм.
...

...
Ее предлагалось выполнить на матрице из эпоксидной смолы с наполнением из листового материала. При этом требовалось опробовать разные смолы и материалы и сравнить их. На этом этапе важным фактором стала стоимость. Так, стандартные сорта стеклоткани с ограниченными характеристиками прочности обходились всего в 3 фунта за килограмм. Более прочное арамидное волокно (кевлар) обходилось в 20 фунтов за 1 кг. Имелся широкий выбор эпоксидных смол, стоимость которых колебалась в широких пределах.

Окончательный состав брони для опытной машины ACAVP определили в 1993 г. Ее предлагалось выклеивать из стеклоткани от компании Hexcel Composites с использованием смолы типа Araldite LY556 от компании Ciba. Также требовались формы и другая оснастка для производства – за них отвечала компания Short Brothers.

Детали должны были изготовляться по технологии вакуумного формования. В специальный термостойкий мешок закладывались листы стеклоткани, и эта сборка помещалась в форму. При помощи внутри мешка создавался вакуум, после чего внутрь подавалась смола. После пропитки листов смолой будущая композитная деталь помещалась в печь для спекания.
...

... Повышенная хрупкость брони высокой твёрдости затрудняет возможность её применения для защиты от снарядов крупнокалиберной артиллерии.

Технологический процесс изготовления брони высокой твёрдости более сложен и менее стабилен в производстве, что нередко сопровождается большими затруднениями.

Особенно большие трудности возникают в производстве, в связи с образованием трещин на корпусах при их сварке и в процессе дальнейшей эксплуатации танков.
...
Главной и отличительной особенностью технологии изготовления брони средней твёрдости по сравнению с бронёй высокой твёрдости является проведение операции отпуска, после закалки, при температурах достаточных для снятия значительной части остаточных напряжений.

В самом деле, непосредственно после закалки броневые детали получают большие остаточные напряжения, величина которых достигает значений – 100-120 кг/мм2.

При изготовлении брони высокой твёрдости, в процессе отпуска, выполняемого при сравнительно невысоких температурах 200-270 градусов, остаточные напряжения снижаются лишь частично.

Величина остаточных напряжений в деталях брони высокой твёрдости, подвергаемых после низкого отпуска правке, достигает значений не менее 60-90 кг/мм2.
...
В процессе сборки и последующей сварки возникают дополнительные остаточные напряжения, связанные с большой жёсткостью закрепления деталей, а также вследствие особых условий нагрева и охлаждения при сварке в зоне сварного шва.

Суммарная величина остаточных напряжений в отдельных участках зоны сварного шва может оказаться достаточной для образования хрупких надрывов.

Дальнейшее развитие хрупких надрывов и трещины большой протяжённости определяется величиной остаточных напряжений, полученных в результате термической обработки, правки и условия закрепления свариваемых деталей.
...
Хром в этом отношении влияет значительно активнее марганца, однако все же хромистые стали оказываются недостаточно устойчивыми даже при содержании в них 0,30 процента молибдена.

Лишь в случае содержания хромистой стали около 0,4 процента молибдена достигается необходимая для брони высокой твёрдости твёрдость при отпуске порядка 600 градусов.

Интересно отметить, что повышение хрома с 2 до 2,5 процентов не отражается существенно на устойчивости твёрдости стали при отпуске.

Ещё более активно, чем молибден, влияет в рассматриваемом направлении ванадий, что объясняется более высокой температурой выделения его карбидов при отпуске.

Данные таблицы могут быть приняты как отправленные для конструирования марки стали высокоотпущенной брони высокой твёрдости.

Очевидно, что наиболее рациональными по составу должны быть признаны марки стали на хромо-молибденовой основе, содержащие около 0,4-0,45 процента молибдена, или хромо-молибдено-ванадиевые, имеющие в своём составе до 0,15-0,20 процента ванадия.

Содержание хрома в них, очевидно, должно быть задано не менее 1,5 процентов. Более высокое содержание хрома, как уже отмечалось выше, не вносит принципиальных изменений в отношении устойчивости твёрдости после отпуска, однако оно может быть продиктовано необходимостью улучшения прокаливаемости, в случае изготовления брони значительной толщины.

Что касается содержания никеля, то поскольку никель, относящийся к группе элементов, не образующих карбидов и, следовательно, не оказывающих существенного влияния на устойчивость твёрдости стали при высоком отпуске, его введение в стали для высокоотпущенной брони не является обязательным и может вызываться лишь стремлением улучшить технологические свойства и, в частности, получить необходимую прокаливаемость в больших сечениях брони.

В заключение следует отметить, что, очевидно, в марках стали для высокоотпущенной брони высокой твёрдости должно быть принято повышенное содержание углерода сообразно количеству карбидообразующих элементов.

Расчёт показывает, что для эффективного использования влияния этих элементов при содержании их в количестве 2,5-3,0 процента, содержание углерода должно быть принято в пределах 0,37-0,47 процента.

Более высокое, чем 0,5 процента, содержание углерода нецелесообразно, ввиду неизбежного ухудшения технологических свойств стали (трудность обработки на волокно, излишняя закаливаемость и т. п.).
...
https://topwar.ru/uploads/posts/2025-10/cea043d6ea_3.webp
...

... Отпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация. Высокий отпуск проводят при температурах 500—680 °C. При этом остаётся высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость. Высокому отпуску подвергают детали, воспринимающие ударные нагрузки (броня, зубчатые колёса, валы).

Прибыль (в литейном производстве) — верхняя, нижняя или боковая часть стального слитка (отливки), габариты которой выступают за пределы требуемых размеров. Её назначением является подпитывание отливки жидким металлическим расплавом в ходе его затвердевания.

Метод Бринелля — стандартизированный метод определения твёрдости в материаловедении, основанный на вдавливании в исследуемый металл твердосплавного шарика диаметром от 1 до 10 мм.

Ликвационный процесс - сегрегация, неоднородность химического состава стали, возникающая при его кристаллизации.
...
К сожалению, при проведении этой работы пришлось столкнуться на заводе с весьма ограниченными возможностями не только в отношении измерительной аппаратуры, но и в отношении использования достаточно квалифицированных наблюдателей. В этом цехе, где проводилось наблюдение за основной массой башен, печи для отпуска не имеют термопар.

В связи с этим пришлось ограничиться только регистрацией расположения башен в печи как косвенного показателя того, насколько хорошо была прогрета данная башня в процессе нагрева и выдержки. В зависимости от размеров печи одновременно подвергались отпуску от двух до шести башен, причём в последнем случае башни укладывались в два ряда.
...
Это указывает на то, что как огнерезка, так и закалка, безусловно, вызывают образование трещин /о влиянии закалки см. дальше/. Однако образование этих трещин происходит преимущественно в тех местах, где металл менее всего способен сопротивляться напряжениям, возникшим при отрезке огнём прибылей и при закалке механически обработанных башен.

Такими местами, несомненно, являются участки кольца башни, на которых при отливке располагались прибыля. В этих местах, несомненно, в более сильной степени протекали ликвационные процессы.
...
Казалось, было можно утверждать, что указанная связь целиком обусловлена тем, что отрезка огнём прибылей, имеющих более тонкие основания, уменьшает степень разогрева металла в зонах, прилегающих к резу, и тем самым уменьшает напряжения и вызываемые ими трещины.

В группе башен с более толстой стенкой кольца /припуск на механической обработки составляет 50 мм/, количество башен с трещинами, обнаруженными после механической обработки, составляет 60 процентов. При переходе на малый припуск /15 мм/, количество башен с трещинами снизилось до 15-20 процентов, что вполне понятно, если связывать это с меньшим разогревом кольца в местах отрезки прибылей.

В группе башен с большим припуском на механическую обработку /толщина стенки 120 мм/ количество башен с трещинами, обнаруженными после закалки, составляет 55 процентов. При переходе на малый припуск также наблюдается снижение до 23-41 процента.

Однако это снижение никак нельзя объяснить уменьшением напряжений, связанных с режимом нагрева под закалку, остаётся практически постоянной, не зависящей от величины припуска на механическую обработку.

Поскольку закалочные напряжения получаются прежними, а кол-во трещин в среднем уменьшалось, надо считать, что повысилась в среднем прочность металла. Это повышение прочности можно объяснить повышением физической и химической неоднородности металла, полученной в результате уменьшения развития ликвационного процесса при застывании кольца башни в связи с уменьшением его массивности.
...