Разгар ствола

Давно собирался распознать интересные места из книги А.Г.Горста "Пороха и взрывчатые вещества". Третье издание книги вышло в 1972 году, и рекомендовано в качестве учебника для студентов вузов. В учебнике приведены начального уровня сведения о порохах, взрывчатых веществах и пиротехнических составах. Также книга может быть полезна для "химиков и механиков.. . работающих по производству порохов и взрывчатых веществ или снаряжению боеприпасов". Так как число любителей, "работающих по снаряжению боеприпасов", у нас в последние годы сильно выросло, полезно будет осветить ещё раз некоторые моменты.
Меня вот интересует выбор пороха, минимально разрушающего канал ствола, соответственно и цитирую главу о разгаре ствола. Беглый поиск по сайту не дал исчерпывающего описания этого явления и способов его уменьшения.

" $ 11. РАЗГАР СТВОЛА ОРУДИЯ

1. Определение и значение разгара ствола. Вскоре после перехода от дымного пороха к нитроцеллюлозному было замечено разрушительное действие пороховых газов на канал ствола орудия (выгорание). Выгорание сначала заметно понижает кучность стрельбы, а затем после определенного числа выстрелов делает оружие совершенно непригодным.
Первыми признаками выгорания являются матовые пятна на полированной поверхности канала, преимущественно в зарядной каморе. Эти пятна вызываются появлением сетки тонких и неглубоких трещин в металле. При дальнейшей стрельбе отдельные трещины удлиняются, одновременно растет их глубина и ширина. Особенно быстро увеличиваются те трещины, направление которых более или менее совпадает с направлением оси орудия, следовательно, и с направлением движения пороховых газов.
При достаточном развитии этих продольных трещин пороховые газы и несгоревшие частички пороха начинают прорываться между ведущим пояском снаряда и выгоревшим участком поверхности канала. Далее получается вырывание металла и срывание полей нарезов.
При сильном износе нарезы в начальных участках совершенно уничтожаются, вследствие чего в орудиях раздельного заряжания снаряд может быть дослан при заряжании значительно дальше, чем в неизношенном орудии. Такое продвижение снаряда вперед при заряжании вызывает увеличение объема каморы, что влечет за собой уменьшение начальной скорости и дальности стрельбы. В связи с порчей нарезов происходит и уменьшение кучности.
Описанные явления, носящие название разгара ствола, сначала протекают медленно, но по мере увеличения числа выстрелов скорость выгорания все более увеличивается. Практически принято считать, что если начальная скорость снаряда снизилась за счет разгара ствола на 10%, то такой ствол непригоден для дальнейшей стрельбы.
Разгар ствола является результатом действия ряда причин.

2. Действие теплоты на поверхностный слой металла. По Д. К. Чернову, пороховые газы успевают во время выстрела нагреть до высокой температуры тонкий поверхностный слой стенок канала ствола. Этот слой стремится расшириться, чему препятствуют близлежащие холодные слои металла. В нагретом слое возникают напряжения, в результате которых на внутренней поверхности стенок появляются трещины.
Появлению трещин способствует закалка поверхностного слоя, которая имеет место вследствие быстрого охлаждения нагретого слоя после выстрела. Скорость охлаждения еще увеличивается холодным воздухом, врывающимся в канал ствола при открывании затвора для последующего заряжания. Происходит изменение механических качеств металла внутреннего слоя, подобное закалке.
Нитроглицериновые пороха вызывают больший разгар, чем пироксилиновые, даже при равной калорийности. Для уменьшения теплового действия пороховых газов на канал ствола необходимо применять пороха с возможно низкой температурой горения.

3. Механическое воздействие пороховых газов на стенки канала ствола (эрозия). На основании ряда опытов был сделан вывод о влиянии также и механического действия пороховых газов, прорывающихся из каморы через щели между ведущим пояском и стенками канала ствола. Износ канала ствола увеличивается с ростом давления пороховых газов, и наиболее сильное выгорание канала происходит у начала нарезов, т. е. в том месте, в котором ведущий поясок еще не успевает полностью войти в нарезы и где, следовательно, легче происходит прорыв газов.
Работу газов можно сравнить с размыванием, производимым водным потоком. Расчеты показывают, что газы движутся в канале ствола со скоростью примерно 600 м/с. Естественно, что при столь большой скорости раскаленные газовые частицы, ударяясь о металл, разрушают его и образуют извилистые протоки, направленные в основном по образующей канала. Постепенно углубляясь, протоки эти захватывают и ту часть ствола, в которой ведущий поясок снаряда уже полностью врезался в нарезы, По мере увеличения числа произведенных из орудия выстрелов зона протоков постепенно удлиняется от начала нарезов к дулу; в сильно изношенных каналах ширина этой зоны достигает нескольких калибров. В первые периоды износа канала протоки располагаются исключительно по дну нарезов, но по мере увеличения износа начинают захватывать боковые стенки и поля нарезов.
Скорость разгара ствола может быть уменьшена любой мерой, устраняющей прорыв пороховых газов между ведущим пояском и поверхностью канала.
Опыт показал, что обтюраторы даже самого примитивного устройства, в виде чашечки из достаточно жесткого картона, вкладываемые в гильзу, уменьшают разгар канала ствола. Особое значение обтюраторы имеют для орудий патронного заряжания, так как положение снаряда в них при заряжании остается неизменным при любой степени износа канала. Будучи прочно соединен с гильзой, снаряд занимает в заряженном орудии одно и то же положение, обусловливаемое длиной гильзы, продвижение которой вперед ограничено упором шляпки в поверхность гнезда. По мере износа канала и уничтожения начала нарезов в орудиях раздельного заряжания снаряд досылается до упора в нарезы, хотя и поврежденные. В патронных же орудиях с изношенным каналом снаряд уже не упирается в нарезы, вследствие чего в начальный момент должен получиться весьма сильный прорыв пороховых газов.
Кроме картонных обтюраторов, для устранения прорыва газов применяют обмазку ведущих поясков специальной мазью, которая в момент выстрела заполняет зазоры и, смазывая канал, предохраняет его от непосредственного действия газов.

4. Окклюзия пороховых газов. Увеличение давления в каналах приводит к увеличению разгара ствола не только в связи с усилением механического действия газовых струй, но и под влиянием окклюзии пороховых газов.
Окклюзией называют явление поглощения газов металлом. Газ поглощается металлом, образуя в нем твердый раствор (фазу переменного состава), а иногда частично вступая в химическое соединение. Скорость окклюзии и глубина проникновения газов в металл увеличиваются с повышением температуры и давления.
Когда после выстрела ствол принимает нормальное состояние, проникшие в его толщу газы остаются как бы закупоренными в порах и, производя давление на стенки, разрушают металл.
Каналы стволов (особенно в охотничьих ружьях) ржавеют через некоторый промежуток времени после стрельбы, несмотря на то, что непосредственно после стрельбы они были вычищены и смазаны. Такое явление объясняется тем, что окклюдированные газы постепенно выходят из пор металла, в котором они оказались закупоренными после выстрела. В продуктах горения бездымного пороха имеются газы кислотного характера; взаимодействуя с влагой, они образуют кислоты, которые вызывают ржавление металлов.
Окклюзия пороховых газов вызывает не только ржавление металла, но и разрыхление поверхностного слоя канала.
Для уменьшения влияния окклюзии можно применить меры, позволяющие получить необходимые начальные скорости при меньшем давлении в канале орудия. Такое уменьшение давления может быть достигнуто применением прогрессивногорящих порохов.

5. Химическое воздействие продуктов горения порохов. Наряду с термическим и механическим имеет место также химическое воздействие некоторых продуктов горения пороха на канал ствола. Было обнаружено, что в поверхностных слоях металла увеличивается содержание углерода за счет углерода, выделяющегося в результате диссоциации продуктов горения при соприкосновении их с сильно нагретыми стенками канала ствола. При этом слой металла становится более твердым и хрупким, а, с другой стороны, снижается его температура плавления.
Влияние химических факторов увеличивается при быстрых темпах стрельбы, когда стволы нагреваются до 300-500? С.

6. Влияние величины порохового заряда. На износ влияет также количество газов, образующихся при сгорании заряда; это видно из того, что при стрельбе уменьшенными зарядами разгар ствола уменьшается. Разгар возрастает быстрее массы заряда, как это видно по следующим данным о влиянии величины заряда на износ канала ствола английских гаубиц при одинаковом числе выстрелов:

число пучков в заряде __________1 2 3 4 5 6
износ канала ствола в % ____6 9 14 27 48 100

7. Влияние величины калибра. Износ стволов однотипных орудий быстро растет с увеличением калибра. Это видно из следующих данных о живучести стволов длинных пушек, состоявших на вооружении США:

калибр орудия в мм __________120 152 208 254 305
живучесть ствола (число выстрелов) ____200 166 125 100 83

Можно добавить, что пушка калибром менее 100 мм выдерживает тысячи выстрелов, а стволы пулеметов калибром менее 10 мм выдерживают более десяти тысяч выстрелов. При одном и том же калибре стволы орудий, предназначенных для стрельбы на сравнительно малые дальности (гаубицы), имеют большую живучесть, чём стволы орудий для стрельбы на большие дистанции (длинные пушки).
Разгар ствола можно уменьшить, применяя некоторые специальные стали, а также рациональную конструкцию нарезной части. "

К сожалению, в книге мало количественных оценок, а интересно было бы узнать, например - на сколько процентов увеличится разгар при переходе на нитроглицериновый порох при тех же давлениях, или как конкретно связан разгар с давлением, температурой "внутри" и "снаружи" и т.д. Имеющим такие количественные оценки предлагаю поделиться ими здесь.

Спасибо! интересно
у меня нечем поделиться про разгар стволов, но я бы посоветовал немного разделить текст Enter-ом, по пунктам, чтоб более читабельно стало

.

.

.

Не увидел ни слова про нержавейку, с ее уменьшением разгара за счет повышения жаропрочных свойств

Ствольная "нержавейка" и настоящие жаропрочные сплавы - это разные материалы. Жаропрочные чуть не на половину из легирующих добавок состоят, и я подозреваю, их механические свойства не подходят для изготовления стволов. Дело в том, что с увеличением доли присадок в стали падает её критическая скорость закалки. Поэтому (упрощая) углеродистые конструкционные стали калят в воде, затем, по мере увеличения степени легирования, переходят на масло, а уже быстрорежущие стали и вовсе калят на воздухе - их уже вне печи просто невозможно отпустить до состояния, необходимого для механической обработки. Это значит, что разогретый стрельбой канал ствола из такой стали будет гарантированно закаливаться на большую твёрдость (и хрупкость).

Originally posted by nitroexpress:

Поэтому (упрощая) углеродистые конструкционные стали калят в воде, затем, по мере увеличения степени легирования, переходят на масло, а уже быстрорежущие стали и вовсе калят на воздухе - их уже вне печи просто невозможно отпустить до состояния, необходимого для механической обработки. Это значит, что разогретый стрельбой канал ствола из такой стали будет гарантированно закаливаться на большую твёрдость (и хрупкость).

Не думаю,что это имеет принципиальное значение для канала ствола,ибо там всё равно закалка поверхностных слоёв будет происходить из-за охлаждения на массу(как на ТВЧ).
Другое дело,температура критических точек и мех свойства при высоких температурах(но это скорее актуально для высокотемных систем).

Originally posted by БИДЖО:

Не увидел ни слова про нержавейку, с ее уменьшением разгара за счет повышения жаропрочных свойств

Жаропрочность-это сохранение мех свойств при повышенных температурах.Для винтовочных стволов это не актуально.
Другое дело жаростойкость к агрессивной среде в виде давления,температуры,хим.соединений содержащихся в продуктах сгорания пороха и капсюля.

Расклад прост:чем больше хрома,тем более химически стойкая сталь,в том числе и против термоэрозии.

В идеале,хромированный ствол будет иметь наименьший термохимизнос.Однако сцепление хромого покрытия и основы это всегда слабее,чем связи в стали,к тому же хром пористый,чешуйками,под которые проникают газы и отрывают их целиком.А там,где хром облез,ствол уже вышел за допуск.
К тому же,хромирование,особенно толстое,это осаждение со всеми вытекающими изменениями геометрии.

Поэтому,условно,нержавейка будет более стойкая к термохимизносу,однако с повышением содержания хрома,никеля будет расти цена и трудоёмкость обработки.

Однако,помимо термохимизноса существуют ещё другие факторы износа ствола,поэтому нет универсального решения.

ага .. и про хадо тоже ни слова в учебнике ... и про шуманит чудодейственный

Originally posted by crank:

В идеале,хромированный ствол будет иметь наименьший термохимизнос.Однако сцепление хромого покрытия и основы это всегда слабее,чем связи в стали,к тому же хром пористый,чешуйками,под которые проникают газы и отрывают их целиком.А там,где хром облез,ствол уже вышел за допуск.
К тому же,хромирование,особенно толстое,это осаждение со всеми вытекающими изменениями геометрии.

Вы ошибаетесь. Заводской опыт ИЖМАШа и Молота и большинство справочников указывают, что нанесённый по технологии хром столь прочно сцепляется со сталью, что отслоение никогда не пройдет по границе стали и хрома.
Скалывание хрома всегда произойдёт или вместе с тонкой подложкой стали то есть хром вместе со сталью, или в толщине самого хрома, то есть хром от хрома.
Но если технологию хромирования нарушить, разумеется хром может отойти как угодно.
Толстый слой хрома не нужен. Толстый слой хрома не только портит геометрию, он ещё склонен к скалыванию в толщине собственного слоя (хром от хрома)и его обязательно нужно отпускать термическим способом для уменьшения излишней твёрдости и хрупкости. Для этого уже хромированный ствол нагревают, на Молоте до примерно 400С в вакууме, а на ИЖМАШЕ до 200С в масле.

С уважением Владимир.

Originally posted by Vova_ex:
Заводской опыт ИЖМАШа и Молота и большинство справочников указывают, что нанесённый по технологии хром столь прочно сцепляется со сталью, что отслоение никогда не пройдет по границе стали и хрома.

Когда у меня есть возможность,я всегда в первую очередь смотрю в ствол.
На стволах с настрелом всегда наблюдается и скол хрома по хрому,и скол хрома от основы,и раковины в основе.

Originally posted by Vova_ex:

Скалывание хрома всегда произойдёт или вместе с тонкой подложкой стали то есть хром вместе со сталью, или в толщине самого хрома, то есть хром от хрома.

Когда хром скалывается с подложкой,это как правило следствие утоньшения слоя стали ниже самой подложки в следствии воздействия агрессивной среды проникшей по границам зёрен хрома к основной стали.

Хром хорошо работает на истирание,но он хрупок,и на больших контактных нагрузках сталь всегда прочнее и долговечнее. Поэтому зубья шестерён закаливают ТВЧ,подвергают нитроцементации,карбонитрации и пр.Хромированные шестерни я лично ни когда не видел и не слышал о таких.

Originally posted by Vova_ex:

Толстый слой хрома не нужен.

Это Вы на ЗиДе расскажите,где хром кладут до 400микрон.

Но даже 50-200микрон это уже "толсто" по сравнению с импортом 5-50микрон.

Originally posted by Vova_ex:

Вы ошибаетесь.

Если это так,то все хромированные стволы с настрелом(особенно после тяжёлых пуль) что я видел,были 100%-м браком по хрому.

По своему опыту бывшего инструментальщика (Пресс-формы, штампы, спец инструмент) могу констатировать, что грамотно положенный хром держится невероятно прочно. Беда в другом. В том, что положить его грамотно, у нас на заводах в гальваническом цехе, это практически уже забытое искусство. Хром ложат, не кладут как раньше, а ложат толстым слоем, с большим током. Раствор бодяжат на глазок. Деталь могут и не обезжирить. Работают на сделке. Время-деньги. Получается фиг знает что. И пористость и чешуя и отслоения и шершавость, уже не шероховатость даже, как наждачка.
Если хромировать как положено, по техпроцессу, подготавливая деталь и раствор, с толщиной покрытия те же 50 мкм, хрен ему чего будет. Ни чем его не отгрызть.

глядел АКМс с небольшим настрелом,на глаз все в шиколаде блестит как у кота яйца,нырнул бороскопом и стало не по себе,сплошные сколы и отслоения хрома.
данные железяки выпускались еще при СССР 80 год

.

Жизнь - такая штука, из которой никому не удавалось выбраться живым, что стволу, что человеку.Так, что - увы, выгорание неизбежно и чем выше давление, тем быстрей.

чем выше давление,

Да все проблемы от повышенного давления.

Да все проблемы от повышенного давления

поэтому все срочно переходим на субсоник ). что бы обеспечить вечную жизнь )

заодно
-не садимся за руль - что б не изнашивать резину и поршневую
- не крутим шурупковертом что б биту не изнашивать
- не ходим по улице что б обувь не портить

и т.д. и т.д
сидим и в окно смотрим )

Сугубо ИМХО.
ствол такой же инструмент со своим периодом эксплуатации.
не износиться ,не сломается , значит выбросим в хорошем состоянии.

стоит голову ломать )
сорри что не по теме.

ствол такой же инструмент со своим периодом эксплуатации.
не износиться ,не сломается , значит выбросим в хорошем состоянии.

Эт точно! Но все же интересно..

ствол такой же инструмент со своим периодом эксплуатации.

все дело в подходе .. обычно частая смена вещей говорит о том , что человек относится к выбору онных не обдуманно

что бы обеспечить вечную жизнь

очень часто когда комплекс наконец таки увязан до мелочей ( причем вместе с хозяином ) и начинает вместо головняков по настройке приносить только радость ему приходит хана именно по разгару ствола
в этом случае продление жизни ствола например на 25-30% уже весьма приятная вещь .
ну это конечно для "скруджей" все

вот на сегодня пришел к тому , что имею большое желание "вернуться к истокам" то бишь к доп стволу на R93 в 308 и кормя его сунаром и сценаром все время держать себя в форме ... а два "боевых" ствола в виде быстрогорящих 6.5х284 и 300wm проведя настройку всего железа четко увязать его с "вычислит комплексом" и использовать только для "дел реальных" ...
скупость ? может быть но мне почему то, чтобы точно попадать, нужно регулярно тренироваться ... ну вот такой я лошара стрелковый .... далеко мне до тех кто стреляет белке в глаз от рождения .

когда же свожу воедино сегодняшнюю стоимость имеющихся у меня "индпошивов"+ чуть не год ожидания +геморой по получению лицензии + слетай за ним в москву\обратно + геморой и время на настройку и проверку патрона +стоимость и самое главное "доступность" релодкомпонентов кои они просят .... . из них тупо не хочется стрелять ... а как тогда мне лошаре без тренировок попадать ? .. замкнутый круг пАнимаешь ..

ну а вашпе , мне кааца , что разгар и ресурс собственного ствола неинтересен либо тем кто из него не стреляет , либо тем кто использует его в ситуациях когда наплевать есть там разгар или нет , летит из него 0,3-0,5моа или на пол А4. .. кабан в 30м все равно упадет под вышкой

Originally posted by горец:

но мне почему то, чтобы точно попадать, нужно регулярно тренироваться

Мне вот тоже надо. Навыки как то уходят быстро.
Посещает мысль о винтовке типа Рюгера Nr 1, High Wall в 45-70 или им подобных. Со свинцовой пулей ствол должен жить очень долго. И стреляют из них далеко. Пусть и не в пол минуты и даже не минуту.
А 308 я горячими зарядами сжёг (пусть не совсем, но уже тенденция наметилась) за две тысячи выстрелов.

308 я горячими зарядами сжёг (пусть не совсем, но уже тенденция наметилась) за две тысячи выстрелов.

я не буду горячими ... 780-800м\с да на 167 пуле думаю протянет немало

815 и бергерком 168 ВЛД,