什么是装甲钢?

23 August 2019

顾名思义,装甲钢(又名防护钢或“防弹钢”)是一种能够防御外来弹药威胁的钢材。
用于装甲应用的钢分为不同的类型,如不锈钢、锰钢、哈德菲尔德高锰钢等,但最常用的装甲钢是马氏体淬火钢。淬火钢中的主要活性化合物是铁 (Fe) 和碳 (C)。一般来说,通过不同数量的碳、其他合金元素(如铬、镍和钼)以及特殊热处理工艺,即可实现钢的多种性能。
热处理工艺通常包括淬火,有时还包括回火(视钢材等级而定)。淬火是指将钢加热到一定温度,在此温度下,立方铁晶体将从室温形式的铁素体(体心)结构转变为其高温形式的奥氏体(面心)结构。淬火温度通常在 700 到 900 度之间,具体取决于合金成分和所用设备。
当钢进入奥氏体状态后,对钢进行淬火,这意味着将钢迅速冷却到几乎与室温相同的温度。这种快速冷却使铁基体中的碳原子固态溶液“冻结”,并形成扭转铁素体立方晶体。扭转晶体具有极高的强度。这种扭转立方铁晶体被称为马氏体,因此得名“马氏体装甲钢”。
二次热处理工艺称为回火,它可使钢的韧性更强、在冷态下可成形并且对疲劳裂纹的敏感性降低。在过去的 20 年里,随着钢铁制造技术的进步,现在可以制造出杂质含量更低的钢材,因此无需对钢材进行回火,即可实现关键的机械性能。
一般来说,装甲钢通过硬度来定义,在大多数情况下,采用布氏硬度 (HB) 来测定硬度和命名。

各类装甲钢——等级和用途

防爆钢

防爆钢是指布氏硬度为 370-460 的钢。这类钢专用于抵御地雷、简易爆炸装置 (IED) 以及甚至手榴弹产生的高能冲击力和冲击波。如今,我们使用的大多数防爆钢的布氏硬度为 440,实现了硬度和韧性的完美结合。
防爆钢通常用于装甲车辆的底板/车体。为了保持车辆的最高防护等级和完整性,车体或底板部分由一块非常宽的钢板制成。这些钢板可在长时间的强大压力(最好是 800 吨或以上)下弯曲,在许多情况下长度可达 6 米。最常见的车体形状是“V”型,车辆下方的这种特殊形状能够改变爆炸力的方向。
防爆钢必须非常坚韧才能吸收大量的爆炸能量。因为难以进行实际的爆破试验,所以为了验证材料的冲击韧性,在零下 40 摄氏度的环境下进行试验是检验和比较防爆钢

的最常用方法。这些钢主要是指北约 (NATO) 标准标准化协议 (STANAG) 4569 中的爆炸等级钢。碳含量从 0.12% 到 24% 不等。

 

附加穿孔装甲

 

防弹钢

结构钢

车辆的承载部分通常会使用结构钢,这是因为这种钢不仅必须可弯曲、可焊接,而且必须具有最强的抗循环载荷和抗疲劳能力。所有“防爆钢”以及 500 和 550 布氏硬度等级钢都应适用于“结构钢”应用。车辆制造商将根据车间的特点和可用性立即鉴别出劣质钢品牌和类型,开裂、无法弯曲/成型、焊接性有限等劣质钢材特性都必须避免。

高硬度装甲 (HHA)——500 布氏硬度钢 (HB477-540)

高硬度装甲钢(HHA 或 Hh)是世界上最常见的装甲钢,其性能最初由美国军事规范 MIL-DTL-46100 定义。

HHA 钢应可弯曲、可焊接且对疲劳不敏感。它们通常用作承载结构钢。HHA 钢中的碳含量通常在 0.27% 左右。若要阻止 NATO 标准 5.56 毫米口径的子弹 SS109,通常需要使用 6.5 毫米厚的钢。

极高硬度装甲 (VHH)——550 布氏硬度钢 (HB530-590)

这些钢主要为 500 型钢,碳含量略高,约为 0.31%。HHA 钢应可弯曲、可焊接,且对疲劳不敏感。
若要阻止 NATO 标准 5.56 毫米口径的子弹 SS109,通常需要使用 5.5 毫米厚的钢。

“加装钢”

顾名思义,加装钢是加装在现有主体/结构上的钢材。在许多情况下,会将加装钢作为“间隙式装甲”解决方案用螺栓固定好。

超高硬度装甲钢 (UHH)——600 布氏硬度钢 (HB580-640)

一些用户仍然认为 600 布氏型装甲钢非常新奇,即使如今确实有许多客户用这类钢材制造了承载体/结构,也没有钢材供应商建议将 600 型钢作为结构材料。
最近,钢铁制造能力取得了显著进步,化学成分也通过研发得到了精炼。600 布氏硬度钢结合了这些优势,在使用过程中具有可弯曲性并且一般不会立即开裂。
与 HHA 和 VHH 等级钢不同,不同制造商之间的 UHH 化学成分差异较大,因为每个制造商都会采用不同的方法,并且想要实现不同的机械性能。
若要阻止 NATO 标准 5.56 毫米口径的子弹 SS109,通常需要使用 5.0 毫米厚的钢。

特高硬度装甲钢 (XHH)——650 布氏硬度钢 (HB630-700)

如今,XHH 装甲钢仍被认为是一种稀有且新奇的钢材。并不是所有的钢铁公司都能生产 XHH 装甲钢,它目前主要用于加装用途。可以对这种钢材进行一定程度的焊接和弯曲,但通常不建议这样做。XHH 钢会开始出现与陶瓷材料类似的断裂状况。

间隙式装甲

间隙式装甲主要用于防御穿甲弹药。间隙式装甲最重要的特征是有气隙或“空隙”。其设计可视为相对简单,即两块钢板平行放置,中间留出空隙。在许多情况下,10 毫米的气隙足以阻止极高水平的威胁。
间隙式装甲的典型安装方法包括用螺栓将装甲钢板固定在基础结构钢上。最常见的例子是 EN1522 FB6 防护 (SS109) —— 6.5 毫米 500 布氏型钢和 4.0 毫米 500 布氏型加装钢板,它们中间留出 10 毫米的气隙。此解决方案可防御 EN1522 FB7–7.62 × 51 AP。凭借该解决方案,您可以将 15 毫米(包括公差)的独立钢升级到 11 毫米的组合钢,不仅减少了 25% 的重量,而且降低了钢的成本。
尚未说明间隙式装甲的实际工作原理。有理论称,子弹在撞击两块单独钢板中的第一块钢板后,会受到干扰并在气隙中扭转,然而可能性更大的一种假设是,第一层钢板足够减缓子弹的速度,所以子弹不会穿透内板。非常常见的配置为内板采用 500 布氏型钢(结构钢),外板采用 600 布氏或 650 布氏型钢作为“加装”型钢。

 

 

穿孔装甲

穿孔装甲在某些方面与间隙式装甲相似,但前面的一层由一个或多个带孔钢板(穿孔)组成。这些孔形状规则,与要防御的目标弹药相比口径通常更小。
穿孔装甲的工作原理是让子弹受到干扰并扭转,以降低其穿甲能力。制造孔眼的费用高昂,因为必须在装甲淬火之前或之后完成,以避免材料受热或破坏淬火。

淬火前,要通过激光切割或冲孔进行穿孔,但很少有制造商能做到这一点,也无法顺利完成随后的淬火。可以实现钻孔和激光切割,但因为孔的数量十分庞大,这个过程将非常缓慢且费用昂贵。
淬火后,可选择钻孔和水射流切割。由于所需孔的数量庞大,这两种方法都十分耗时且费用昂贵。
使用穿孔装甲的典型例子是防御 7.62 × 54 毫米的 AP(Dragunov 狙击步枪)。可使用 6.5 毫米 500 布氏型装甲钢和 4.0 毫米穿孔 600 布氏型装甲钢,而非 16 毫米实心 500 布氏型装甲钢。这种解决方案至少可减轻 40% 的重量。

 

 

如何购买装甲钢——简要指南

在全球范围内,有多家制造商能够提供防爆或防弹等级的钢板,其中大部分位于欧洲。若要明智地选择适用的装甲钢类型,您应当思考以下问题:

  • 我需要哪种级别的防护?是什么类型的弹药(口径、几何形状、穿甲等)?装甲应防御多大的攻击速度和角度?
  • 钢能承受多少重量?受保护的车辆/应用是否有重量限制/约束?
  • 我能付多少钱?我是否买得起比 500 布氏型更贵的 550 布氏型或 600 布氏型装甲钢?
  • 该如何装配钢?对于这一点,您必须考虑材料的切割、焊接和弯曲
  • 我应该直接从钢铁生产商处购买,还是从经销商/库存商处购买?您可以从大多数正规的装甲钢生产商处直接购买,以节省资金,并获得全面的认证、保证以及产品支持。
  • 购买库存还是直接订购?我的货物数量是否充足?我是否有时间购买在制品以节省资金?还是需要购买库存产品?
  • 如何获得帮助?正规的装甲钢公司配备了支持人员,可帮助您购买和使用钢材

 

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