Эглинская сталь
Сталь Эглина ( ES-1 ) — это высокопрочная , высокоэффективная, низколегированная и недорогая сталь , разработанная для нового поколения бомб противобункерного типа, например, Massive Ordnance Penetrator и улучшенной версии GBU-. 28, известная как ЭГБУ-28 . Он был разработан в сотрудничестве ВВС США и компании Ellwood National Forge.
Разработка стали Эглина была поручена с целью найти дешевую замену прочным и жестким, но дорогим суперлегированным сталям, таким как AF-1410 , Aermet-100 , HY-180 и HP9-4-20/30 . Требуется высокоэффективный материал корпуса, чтобы оружие выдерживало высокие скорости удара, необходимые для глубокого проникновения. Этот материал имеет широкий спектр применения: от деталей ракет и корпусов танков до деталей машин.
Материал может быть дешевле, поскольку его можно очищать в ковше . Не требует вакуумной обработки. В отличие от некоторых других высокопроизводительных сплавов, сталь Эглин легко поддается сварке , что расширяет диапазон ее применения. Кроме того, в нем используется примерно вдвое меньше никеля, чем в других суперсплавах , заменяя кремний для повышения прочности , а также частицы карбида ванадия и карбида вольфрама для дополнительной твердости и жаропрочности. В состав материала также входят хром , вольфрам и небольшое или среднее количество углерода материала , которые способствуют прочности и твердости .
Характеристики
[ редактировать ]При комнатной температуре предел текучести ES-1 ( предел прочности до деформации) составляет 193 900 фунтов на квадратный дюйм (1337 МПа), предел прочности (предел прочности) составляет 246 700 фунтов на квадратный дюйм (1701 МПа). При температуре 900 °F (482 °C) предел текучести составляет 191 400 фунтов на квадратный дюйм (1320 МПа), а предел прочности — 215 700 фунтов на квадратный дюйм (1487 МПа). Твердость по Роквеллу С составляет 45,6 (448 HV 10 ). Что касается прочности, удар по надрезу Шарпи составляет 56,2 фут-фунтов (76 Дж) при комнатной температуре и 42,7 фут-фунтов (58 Дж) при -40F (-40°C). [1]
ES-1 представляет собой баланс стоимости, прочности на разрыв, прочности на разрыв при высоких температурах и ударной вязкости. Изменив термическую обработку, включив в нее закалку водой или жидким азотом, или исключив нормализационную термообработку для обеспечения деформационного упрочнения , можно улучшить свойства. [2] ЭС-5, с экономичной воздушно-водяной закалкой, [3] обеспечивает высокий предел текучести 244 800 фунтов на квадратный дюйм (1688 МПа) и предел прочности 291 900 фунтов на квадратный дюйм (2013 МПа). [4] Предел текучести при низких скоростях составляет 216 000 фунтов на квадратный дюйм (1489 МПа), а предел текучести при низких скоростях составляет 270 200 фунтов на квадратный дюйм (1863 МПа).
Для сравнения: обычная конструкционная сталь имеет предел текучести 36 000 фунтов на квадратный дюйм, «артиллерийская» сталь 4150 (используемая в высококачественных стволах военных орудий) имеет предел текучести 75 000 фунтов на квадратный дюйм.
Подробности
[ редактировать ]Массовый состав материала: [5]
- Железо (84,463–90%)
- Углерод (0,16–0,35%)
- Марганец (0,85%)
- Кремний (макс. 1,25%) стабилизирует аустенитную фазу, повышает ударную вязкость.
- Хром (макс. 1,50–3,25%), повышает прочность и прокаливаемость.
- Молибден (макс. 0,55%), повышает прокаливаемость
- Никель (5,00%), повышает прочность.
- Вольфрам (0,70–3,25%) повышает прочность и износостойкость .
- Ванадий (0,05–0,3%), повышает прочность.
- Медь (0,50%)
- Фосфор (примесь, не более 0,015%)
- Сера (примесь, не более 0,012%)
- Кальций (макс. 0,02%), регулятор серы
- Азот (примесь, не более 0,14%)
- Алюминий (макс. 0,05%)
Материал имеет необычайно широкий для суперсплава диапазон способов производства: электродуговая, ковшовая очистка с вакуумной обработкой; вакуумная индукционная плавка; вакуумно-дуговой переплав и даже электрошлаковый переплав. Вакуумная обработка рекомендуется для обеспечения максимальной прочности и премиального использования. [6]
Материал должен пройти термическую обработку, включающую нормализацию , закалку и отпуск для развития необходимой аустенитной микроструктуры с последующим отпуском. Тестовые пластины имели размер 1 дюйм. Сначала их нормализовали. Их загружали в печь при температуре 500F. Нагревается со скоростью 125F в час до 1625–1725F. Выдерживали при температуре 1750°F в течение часа на дюйм размера секции, а затем охлаждали на воздухе до комнатной температуры. Затем образцы аустенизировали, повторяя процесс до 1700°F, и выдерживали в течение часа на дюйм размера сечения, затем охлаждали маслом до температуры ниже 125°F. Наконец, их закалили в печи, температура которой начиналась ниже 500 F, увеличивалась со скоростью 100 F в час на дюйм размера секции и позволяла остыть на воздухе до комнатной температуры. [7]
Кредит
[ редактировать ]В патенте изобретателями указаны Моррис Дилмор и Джеймс Рулман.
См. также
[ редактировать ]- USAF-96 Более поздний материал, разработанный для тех же целей, также в Эглине.
- Аэрмет (Высокопрочные стали.)
- Стареюще-стареющая сталь (Высокоэффективные дисперсионно-твердеющие стали, чем-то похожие на сталь Эглин.)
- База ВВС Эглин
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 17 декабря 2022 г., Таблица 3: «Таблица механических свойств для серии испытаний стали Eglin»
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 7, строка 5.
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 6, строка 65.
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 5, строка 1.
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 3, строка 5.
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 3, строка 45.
- ^ Патент США № 7,537,727 B2, по состоянию на 16 июля 2009 г., столбец 4, строка 35.