RS56662B1

RS56662B1 - Cev za vatrena oružja

Info

Publication number: RS56662B1
Application number: RS20171297A
Authority: RS
Inventors: Devrim Caliskanoglu; Herbert Schweiger; Ingo Siller
Original assignee: Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2018-03-30
Also published as: BRPI1101832A2; HRP20171994T1; EP2375212B8; AT508777A4; AT508777B1; HUE035986T2; EP2375212B1; CA2736319A1; PT2375212T; SI2375212T1; ES2654650T3; CA2736319C; EP2375212A2; NO2375212T3; US8372219B2; DK2375212T3; SMT201700599T1; US20110253270A1; EP2375212A3; LT2375212T

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na cev za projektile vatrenog oružja, naročito lično oružje male težine.

[0002] U praktičnoj upotrebi oružja, cev za projektile je izložena velikim mehaničkim i termičkim opterećenjima. Iznenadna opterećenja pritiska gasa na cev odnosno zatezni napon na zid cevi tokom pucanja zahteva visoku granicu razvlačenja odnosno visoku čvrstoću materijala cevi sa dobrim karakteristikama žilavosti.

[0003] Prema stanju tehnike, kao materijali cevi korišćeni su ispitani poboljšani čelici visoke žilavosti, koji su takođe ekonomski dostupni. Kako je zahtevana tvrdoća materijala ovog termički poboljšanog dela cevi uglavnom 47 ± 1 HRC, što približno odgovara zateznoj čvrstoći u opsegu 1030 do 1125 N/mm<2>. Iz JP 2000-80444 poznata je legura čelika za cev za projektile tvrdoće od 28-36 HRc i žilavosti na -40°C od najmanje 20 J/cm<2>.

[0004] Pored toga, EP 0939140 A1 otkriva čelik za toplu obradu, kod kog se uskim ograničavanjem elemenata nečistoća i pratećih elemenata smanjuje pad mehaničkih karakteristika na višim temperaturama.

[0005] U okviru poboljšanja performanse, poboljšanja kvaliteta i povećanja bezbednosti povećani su zahtevi za cev za projektile vatrenih oružja a, prema tome, za materijal delova cevi. Ovo je uglavnom rezultat povećanih opterećenja pritiska gasa zbog novih koncepata municije i smanjenja debljina zida cevi radi smanjenja težine modernog oružja.

[0006] Cilj ovog pronalaska je, polazeći od stanja tehnike, da obezbedi poboljšanu cev za projektile vatrenih oružja od novog materijala za ovu svrhu, koji je uravnotežen u smislu tehnologije legiranja a, nakon termičkog poboljšanja, ima potrebnu čvrstoću odnosno najmanju tvrdoću veću od 47 ± 1 HRC, visoku žilavost u temperaturnom opsegu od -50 do 500°C i veću, i na taj način ima potencijal bezbednosti protiv krtog loma čak i sa minimizacijom debljine zida.

[0007] Ovaj cilj postiže se prema ovom pronalasku, kada je cev za projektile izrađena od oblikovanog materijala koji ima hemijski sastav, izražen u mas.%, od

kao i neizbežne nečistoće koje se formiraju tokom topljenja, pri čemu termički poboljšan materijal cevi za projektile ima tvrdoću od 46 do 48 HRC.

[0008] U poređenju sa dosad uglavnom korišćenom legurom za cev za projektile sa sastavom formiranim u širokim granicama u mas.% C = 0,42, Si = 0,3, Mn = 0,7, P maks.0,025, S maks.0,01, Cr = 1,1, Mo = 0,2, Ni = 0,25, V maks.0,1, W maks.0,1, Ti maks.0,1, novi materijal cevi oružja ima visoko efikasne razlike u koncentracijama elemenata C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, Ni i V, pri čemu se značajno smanjuju maks. koncentracije As, Sn, Sb koji su štetni za čelik.

[0009] Glavni fokus nove legure prema ovom pronalasku za cev za projektile bio je povećanje zatezne čvrstoće odnosno granice elastičnosti na temperaturama iznad približno 300°C. Sa kratkom sekvencom ispaljivanja, povoljno tanka cev za projektile, to jest male težine, zagreva se najmanje u oblasti unutrašnje površine do preko 400 do 450°C, pri čemu čvrstoća materijala i otpornost na habanje ranije korišćenih materijala cevi za projektile naglo pada i dovodi do opštih problema sa povećanim zahtevima njihovog kvaliteta na povišenim temperaturama.

[0010] Međutim, drugi uobičajeni čelici za toplu obradu, koji obično imaju visoke vrednosti tvrdoće materijala u poboljšanom stanju do 500°C i takođe mnogo više, koriste se za cevi za oružje, a iako je njihovo ponašanje na visokim temperaturama povoljno, međutim vrednosti žilavosti relativno su niske i temperatura prelaza od žilavog loma do krtog loma materijala (FATT) je suštinski u opsegu od 60 do 0°C.

[0011] Nedostaci poboljšanih čelika, s jedne strane, i oni čelika za toplu obradu, s druge strane, prevazilaze se sastavom materijala cevi za projektila prema ovom pronalasku.

[0012] U poređenju sa gore pomenutim legurama, materijal ima niži C-sadržaj, što ima povoljan uticaj na ponašanje pri kaljenju i daje dovoljne vrednosti tvrdoće u slučaju standardne tehnologije poboljšanja.

[0013] Iz razloga žilavosti materijala u opsegu niske temperature, Si-sadržaj je ograničen na niske vrednosti, koje ukoliko je potrebno sigurno uzrokuju dezoksidaciju rastopa.

[0014] Niske vrednosti za Mn su povoljne pod uslovom malih S-sadržaja.

[0015] Cr- i Mo-sadržaj koji je veći u poređenju sa poboljšanim čelikom ima povoljan efekat na ponašanje pri poboljšavanju materijala i na njegove karakteristike na visokim temperaturama.

[0016] Otkriveno je da su niske Ni-koncentracije ključne za poboljšano ponašanje izazvano vodonikom na niskoj temperaturi legure.

[0017] Sadržaji nikla u leguri prema ovom pronalasku odmah ispod 0,5 mas.% mogu biti povoljni, ako se vakuumska obrada rastopa izvodi u postupku proizvodnje materijala. Obično se, prema tome, degaziranje rastopljenog čelika izvodi na pritisku manjem od 5 mbar (500 Pa), poželjno 1 m bar (100 Pa) i nižem.

[0018] Niske koncentracije nikla manje od 0,18 mas.%, a naročito od 0,1 mas.%, u leguri, u najboljem slučaju eliminišu potrebu za skupom vakuumskom obradom.

[0019] Osim toga, za visoku žilavost materijala od suštinskog značaja je njegov nizak sadržaj As, Sn i Sb.

[0020] Od posebnog značaja za postizanje najviših vrednosti kvaliteta jeste kada cev za projektile koja se sastoji od gore navedenog materijala ima najmanje jedan element u koncentraciji, izraženoj u mas.%, od

[0021] Naročito je pogodan i efikasan postupak za proizvodnju cevi za projektile vatrenih oružja sa gore navedenim hemijskim sastavom, u kom se sprovodi termičko poboljšanje kao što je vakuumska termička obrada pri kojoj se sprovodi najmanje jednostruko kaljenje sa prisilnim hlađenjem od temperature više od 940°C, a niže od 995°C, sa vremenom zadržavanja na temperaturi kaljenja nakon delimičnog progrevanja od najmanje 20 min, i najmanje dvostruko otpuštanje okaljene strukture na temperaturi višoj od 575°C.

[0022] Dalje poboljšane karakteristike kvaliteta mogu se postići ako se kaljenje materijala cevi za projektile izvodi sa temperature u opsegu od 960 do 980°C sa vremenom zadržavanja na toj temperaturi austenitizacije od više od 25 min, posle čega se sprovodi višestruko otpuštanje na temperaturi od oko 600°C.

[0023] Ovo će biti detaljnije opisano na osnovu rezultata ispitivanja koji predstavljaju samo jedan primer izvođenja prema ovom pronalasku. Izmerene vrednosti ispitivanja prikazane su na dijagramima.

[0024] Prikazano je

Tab.1 hemijski sastav komparativnih legura odnosno materijala

Fig.1 Čvrstoća materijala na povišenim temperaturama u zavisnosti od temperature

Fig.2 Udarna snaga (žilavost) materijala u zavisnosti od temperature.

[0025] U Tab.1 prikazan je poboljšan čelik V320, čelik za toplu obradu W300 i tip čelika W381 prema ovom pronalasku za cevi oružja sa sadržajima legirajućih elemenata, pri čemu je ostatak sadržaja u suštini železo:

[0026] Svi gore naznačeni čelici cevi za projektile koji su korišćeni za ispitivanje podvrgnuti su vakuumskoj termičkoj obradi sa istim parametrima:

- austenitizacija na temperaturi kaljenja

- zadržavanje na temperaturi austenitizacije tokom 30 min i kaljenje

- dvostruko otpuštanje, svako za 2 sata.

[0027] Fig.1 prikazuje krivu zatezne čvrstoće Rmsa porastom temperature do 600°C.

[0028] Čvrstoća Rmpoboljšanog čelika V320 suštinski se smanjuje čak i na temperaturi iznad 200°C, a od približno 390°C, nakon učestalog zagrevanja, više ne zadovoljava aktuelne zahteve za materijal cevi za projektile.

[0029] Međutim, materijal W381 prema ovom pronalasku i čelik za toplu obradu W300 pokazuju pad zatezne čvrstoće ispod potrebne granice samo od temperature od približno 500°C.

[0030] Fig.2 prikazuje krivu žilavosti materijala iznad temperature u opsegu od -40 i 200°C.

[0031] Iz krive se jasno vidi da čelik za toplu obradu W300 sveukupno ima manje vrednosti žilavosti i da je na temperaturi manjoj od 20°C dominantna tendencija ka krtom lomu materijala.

[0032] Poboljšani čelik V320 pokazuje žilavo ponašanje pri lomu sa udarnim naprezanjem njegovih delova, pri čemu materijal W381 prema ovom pronalasku ima samo neznatno niže vrednosti žilavosti na pojedinačnim temperaturama.

[0033] U poređenju s tim, cev za projektile prema ovom pronalasku obuhvata materijal W381 koji, s jedne strane, na višim temperaturama ima mnogo veću zateznu čvrstoću i tvrdoću nego najčešće korišćen poboljšani čelik V320 a, s druge strane, na niskim temperaturama do -40°C materijal W381 ima mnogo veći potencijal žilavosti.

Claims

Patentni zahtevi 1. Cev za projektile vatrenih oružja, naročito lično oružje male težine, izrađena od oblikovanog materijala koji ima hemijski sastav, izražen u mas.%, od
kao i nečistoće neizbežne tokom topljenja, pri čemu termički poboljšan materijal cevi za projektile ima tvrdoću od najmanje 46 do 48 HRC. 2. Cev za projektile prema zahtevu 1, izrađena od oblikovanog materijala koji ima hemijski sastav, izražen u mas.%, od
kao i nečistoće neizbežne tokom topljenja, pri čemu termički poboljšan materijal cevi za projektile ima tvrdoću od najmanje 46 do 48 HRC. 3. Cev za projektile prema zahtevu 1 ili 2, od materijala koji obuhvata najmanje jedan element u koncentraciji, izraženoj u mas.%, od
4. Postupak za proizvodnju cevi za projektile vatrenih oružja prema bilo kom od zahteva 1 do 3, u kom se sprovodi termičko poboljšanje kao što je vakuumska termička obrada pri kojoj se sprovodi najmanje jednostruko kaljenje sa temperature više od 940°C, a niže od 995°C, sa vremenom zadržavanja na temperaturi kaljenja nakon delimičnog progrevanja od najmanje 20 min, i najmanje dvostruko otpuštanje okaljene strukture na temperaturi višoj od 575°C.
5. Postupak prema zahtevu 4, u kom se kaljenje materijala cevi za projektile izvodi sa temperature u opsegu od 960 do 980°C sa vremenom zadržavanja na toj temperaturi austenitizacije od više od 25 min, posle čega se sprovodi višestruko otpuštanje na temperaturi od oko 600°C.
6. Postupak za proizvodnju cevi za projektile vatrenih oružja prema bilo kom od zahteva 1 kao i 3 do 5, n a z n a č e n t i m e, što se tokom proizvodnje materijala sprovodi vakuumska obrada rastopa.