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ADM 213/379 日本装甲

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中将

七年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

发表于 2014-9-1 23:11:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2017-6-22 19:24 编辑

ADM 213/379 日本装甲

本帖内容未经允许不得转载

原始文件的版权性质为英国皇家版权(Crown copyright)

本文翻译自英国海军的官方报告。

黑色字体部分为原文的翻译,红色字体部分为我添加的注释。



装甲技术委员会

1946年8月15日的会议

日本装甲

概况

海军造船部的相关代表已经对日本装甲进行了调研,并就其结果给出了如下参考信息:

日本(海军)装甲都是在吴海军工厂(位于广岛县的吴市)或日本制钢所(位于北海道的室兰市)制造的,后者是一所私营制钢企业,只负责制造小厚度的装甲。

日本海军共有7种不同类型的装甲,其名称如下:

VHVickers Hardened维克斯硬化装甲
VCVickers Cemented维克斯渗碳装甲
NVNCNew Vickers Non-Cemented新维克斯均质装甲
MNCMolybdenum Non-Cemented含钼合金钢均质装甲
CNCCopper Non-Cemented含铜合金钢均质装甲(具体分为CNC,CNC1,CNC2三种)

化学成分与机械性能

化学成分

材料类型
NVNC0.43-0.53%0.05-0.25%<0.035%<0.030%0.30-0.45%3.7-4.2%1.8-2.2%<0.20%-
VC0.43-0.53%0.05-0.25%<0.035%<0.030%0.30-0.45%3.7-4.2%1.8-2.2%<0.20%-
VH0.43-0.53%0.05-0.25%<0.035%<0.030%0.30-0.45%3.7-4.2%1.8-2.2%<0.20%-
MNC0.30-0.38%<0.35%<0.035%<0.040%0.30-0.45%3.3-3.8%1.8-2.2%<0.25%0.25-0.40%
CNC0.38-0.46%0.05-0.25%<0.035%<0.030%0.30-0.45%2.5-3.0%0.8-1.3%0.9-1.3%-
CNC10.36-0.44%<0.35%<0.035%<0.045%0.30-0.45%1.8-2.3%1.4-1.8%0.6-1.0%0.10-0.25%
CNC20.36-0.44%<0.35%<0.035%<0.045%0.30-0.45%1.3-1.8%1.4-1.8%0.6-1.0%0.10-0.25%

注释:原文中MNC的钼含量为2.5-4.0%,不符合常理,已按照USNTMJ O-19和USNTMJ X-35中的数据修正为0.25-0.40%。

机械性能

材料类型厚度屈服点(kg/mm²)抗拉强度(kg/mm²)伸长率(%)断面收缩率(%)悬臂梁冲击强度(ft/lb),平均值悬臂梁冲击强度(ft/lb),最小值
NVNC<75mm>5085±6>18>40>30>25
75-180mm>4580±8>19>40>35>28
>180mm>4075±10>20>40>35>30
VC75-180mm>4580±8>19>40>33>28
>180mm>4075±10>20>40>33>28
VH75-180mm>4580±8>19>40>33>28
>180mm>4075±10>20>40>35>30
MNC75-180mm>5085±6>20>40>35>30
>180mm>4075±10>21>40>40>35
CNC<75mm>6085±6>20>40>35>30
CNC1<75mm>6080-90>19>40->30
CNC2<75mm>6080-90>19>40->30

注释:原文中当MNC的厚度>180mm时,其伸长率规格为>28%,USNTMJ O-19中的数据为>21%,USNTMJ X-35中的数据为>28%,我认为>21%这个数据是较为可信的,因此做了修正。

原档案的附表中还列出了制造穿甲弹所用的三种钢材的化学成分与机械属性,详见下表:

化学成分

材料类型
SL30.55-0.65%<0.40%<0.030%<0.030%<0.30%2.5-3.0%2.0-2.6%<0.25%-
SL40.45-0.55%<0.40%<0.030%<0.030%<0.30%3.4-4.0%0.6-1.0%-0.40-0.80%
SL60.43-0.53%<0.40%<0.030%<0.030%0.8-1.2%0.8-1.2%1.8-2.2%-0.24-0.40%

注释:原文中SL3的硅含量为<0.80%,不符合常理,已按照USNTMJ O-16与USNTMJ X-35中的数据修正为<0.40%。

机械性能

材料类型屈服点(kg/mm²)抗拉强度(kg/mm²)伸长率(%)断面收缩率(%)
SL335-7070-100>10>20
SL440-7070-110>8>10
SL635-7070-100>10>20

注释:SL3是用于制造20.3cm穿甲弹的,SL4是用于制造36cm、41cm、以及46cm穿甲弹所用的,SL6也是用于制造20.3cm穿甲弹的。

发展历史

自1931年起,海军开始制造并测试CNC类装甲,日方认为在厚度不超过3英寸的前提下,其性能与NVNC相当。

自1937年起,海军使用VH装甲替代了VC装甲,其目的是节省(渗碳工序所需花费的)时间、燃料、以及渗碳材料。测试研究表明,VH装甲的抗弹性能至少与VC装甲相当。

日本海军使用酸性平炉冶炼装甲钢,冶炼完成后会将其注入矩形的模具中形成钢锭。在进行锻压或轧制前,会先将钢锭顶部30%以及底部10%的部分切削舍弃。对于厚度超过9英寸的装甲板,日方会首先使用12,000吨的水压机对其进行锻压,而若是厚度低于9英寸,则会直接进行轧制。

在渗碳工序上,日方使用木炭和骨灰作为渗碳材料,他们似乎并未使用过气体渗碳。

以吴海军工厂的能力,其所能制造的装甲板的最大规格如下:

长度36英尺
宽度15英尺
厚度26英寸
重量100吨

以上的尺寸及重量均指最大极限,并非指能够制造长36英尺,宽15英尺,厚26英寸的装甲板。

制造与处理工序

关于均质装甲的典型的热处理方式,请见下表:

50mm以下厚度

    1)加热至650℃,空气冷却
    2)加热至850℃,菜籽油淬火
    3)加热至670℃,喷水冷却
    4)加热至670℃,喷水冷却

50-200mm厚度

    1)加热至650℃,空气冷却
    2)加热至850℃,菜籽油淬火
    3)加热至650℃,喷水冷却
    4)加热至840℃,菜籽油淬火
    5)加热至690℃,喷水冷却
    6)加热至650℃,喷水冷却
    7)加热至650℃,喷水冷却

200mm以上厚度

    1)加热至650℃,空气冷却
    2)加热至850℃,菜籽油淬火
    3)加热至650℃,喷水冷却
    4)加热至650℃,喷水冷却
    5)加热至840℃,菜籽油淬火
    6)加热至690℃,喷水冷却
    7)加热至650℃,喷水冷却
    8)加热至650℃,喷水冷却

420mm厚度的VH装甲板和VC装甲板的制造与处理方式:

处理工序VH装甲板VC装甲板
冶炼使用3台70吨级的酸性平炉进行冶炼使用3台70吨级的酸性平炉进行冶炼
浇铸浇铸成厚度1900mm,重量175吨的钢锭浇铸成厚度1900mm,重量175吨的钢锭
粗锻32小时加热至1200℃,保持10-15小时32小时加热至1200℃,保持10-15小时
通过锻压将钢锭厚度从1900mm降低至1550mm通过锻压将钢锭厚度从1900mm降低至1550mm
通过锻压将钢锭厚度从1550mm降低至1350mm通过锻压将钢锭厚度从1550mm降低至1350mm
精锻25小时加热至1200℃,保持8-10小时25小时加热至1200℃,保持8-10小时
通过锻压将钢锭厚度从1350mm降低至1100mm通过锻压将钢锭厚度从1350mm降低至1100mm
粗轧20小时加热至1200℃,保持8小时20小时加热至1200℃,保持8小时
通过轧制将钢锭厚度从1100mm降低至850mm通过轧制将钢锭厚度从1100mm降低至850mm
通过轧制将钢锭厚度从850mm降低至600mm通过轧制将钢锭厚度从850mm降低至600mm
软化退火28小时加热至650℃,保持32小时,随后空气冷却28小时加热至650℃,保持32小时,随后进行冷却
28小时加热至650℃,保持30小时,随后空气冷却28小时加热至650℃,保持30小时,随后空气冷却
精轧缺陷处理缺陷处理
25小时加热至1200℃,保持8小时25小时加热至1200℃,保持8小时
轧制成420×4100×6500mm的钢板轧制成420×4100×6500mm的钢板
软化退火20小时加热至650℃,保持22小时,随后空气冷却20小时加热至650℃,保持22小时,随后空气冷却
18小时加热至650℃,保持20小时,随后空气冷却18小时加热至650℃,保持20小时,随后空气冷却
表面精加工无需进行进行表面精加工
表面渗碳处理无需进行进行表面渗碳处理
淬火22小时加热至860℃,保持20小时,随后用菜籽油淬火22小时加热至860℃,保持20小时,随后用菜籽油淬火
回火18小时加热至650℃,保持16小时,随后喷水冷却18小时加热至650℃,保持16小时,随后喷水冷却
18小时加热至650℃,保持16小时,随后喷水冷却18小时加热至650℃,保持16小时,随后喷水冷却
淬火22小时加热至860℃,保持20小时,随后用菜籽油淬火22小时加热至860℃,保持20小时,随后用菜籽油淬火
回火18小时加热至700℃,保持12小时,对装甲板进行校正,随后喷水冷却18小时加热至660-670℃,保持12小时,对装甲板进行校正,随后喷水冷却
20小时加热至650℃,保持18小时,随后喷水冷却20小时加热至650℃,保持18小时,随后喷水冷却
20小时加热至640℃,保持18小时,随后喷水冷却20小时加热至640℃,保持18小时,随后喷水冷却
20小时加热至640℃,保持16小时,随后喷水冷却20小时加热至640℃,保持16小时,随后喷水冷却
表面硬化处理进行表面硬化处理(方法详见附录)无需进行
成品处理处理后的成品尺寸为420×3800×5700mm处理后的成品尺寸为420×3800×5700mm(允许有10mm的厚度增幅)

弹道测试

每一批装甲板在制造完成后都会接受弹道测试,通常来说都会针对该批次中机械性能最差的那块进行弹道测试。装甲板应在测试中至少达到下表中的质量系数(Figure of Merit)。质量系数指的是实测弹道极限(炮弹刚好穿透装甲板所需的速度)V与德玛尔公式计算值Vd之间的折算比例(Figure of Merit = V/Vd)

德玛尔公式的形式如下:

Vd = 1530×(D^0.75×T^0.7)/P^0.5

D = 炮弹弹径(单位为dm)

T = 装甲厚度(单位为dm)

P = 炮弹重量(单位为kg)

各种测试条件对应的质量系数(Figure of Merit)如下:

装甲厚度装甲材质炮弹类型测试角度质量系数
>410mmVH46cm穿甲弹30°≧1.4
410-380mm41cm穿甲弹20°≧1.53
380-165mm36cm穿甲弹20°≧1.53
165-95mmNVNC20.3cm穿甲弹20°≧1.53
95-75mm15.5cm穿甲弹20°≧1.53

装甲厚度装甲材质炮弹类型测试角度质量系数
>200mmNVNC46cm穿甲弹55°≧2.1
200-160mm41cm穿甲弹55°≧2.1
200-95mm36cm穿甲弹55°≧2.1
150-80mm20.3cm穿甲弹55°≧2.1
100-65mm15.5cm穿甲弹55°≧2.1
<65mm15.5cm穿甲弹65°≧2.5

注释:这些质量系数疑似有误,46cm弹在30度角下的质量系数反而小于其他口径弹在20度角下的修正值,有违常理。且这些数据与USNTMJ Report和USNTMJ Report O-19中的数据相悖。

测试装甲板时所用的,都是现役型号的炮弹,且都是从先期已经通过验收测试的炮弹(批次)中随机抽取的。用于炮弹验收测试的装甲板也都是仔细测试过的。

炮弹验收测试时使用的装甲板有VH与NVNC两种,在进行大角度测试,或测试20.3cm和15.5cm炮弹时,会使用NVNC装甲,其余情况(即大口径炮弹的小角度测试)下则会使用VH装甲。典型的炮弹验收测试条件如下:

炮弹类型装甲材质装甲厚度测试角度
46cm穿甲弹VH560mm16.5°
420mm37°
410mm37°
380mm37°
350mm45°
41cm穿甲弹380mm20°
36cm穿甲弹410mm16.5°
330mm30°

炮弹类型装甲材质装甲厚度测试角度
46cm穿甲弹NVNC200mm55°
125mm70°
41cm穿甲弹150mm55°
36cm穿甲弹125mm55°

炮弹类型装甲材质装甲厚度测试角度
20.3cm穿甲弹NVNC165mm30°
140mm45°
100mm45°
15.5cm穿甲弹100mm30°
75mm45°

即将运抵本国的日本装甲板

通过美方负责评估调研日本战争资源的相关部门的安排,以下这些装甲板将会陆续运抵本国,并接受冶金检验与弹道测试:

装甲编号装甲尺寸装甲厚度装甲类型
JE50-12英尺×20英尺150mmMNC
JE50-31025英尺×9英尺60mm不明
JE50-310510英尺×20英尺65mmCNC1
JE50-310712英尺×20英尺75mm不明
JE50-310912英尺×22英尺380mmVH
JE50-311212英尺×18英尺200mmMNC
JE50-311510英尺×17英尺75mmCNC1
JE50-31219英尺×17英尺45mm不明
JE50-313513英尺×22英尺150mmNVNC

如果可能的话,以下这些装甲板会在切割后运抵本国(每块样本都会被切割成两块,半份归美国半份给英国)

装甲编号装甲尺寸装甲厚度装甲类型
JE50-310811英尺×32英尺300mmNVNC
JE50-311113英尺×18英尺70mmNVNC
JE50-311412英尺×22英尺80mmCNC1
JE50-311912英尺×18英尺95mmNVNC
JE50-312012英尺×18英尺80mmNVNC

除此之外,还会有一些尺寸约为2平方英尺的装甲切块,可用于进行冶金检验。

当这些装甲板到达本国之后,研究与试验委员会将会就弹道测试及其他相关调查工作的细节进行讨论研究。

原始报告











中将

七年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2014-9-1 23:17:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2014-9-2 18:07 编辑

附录:VH装甲的表面硬化方式

前期准备:

    1)使用发生炉煤气,将西门子反射炉预加热至1100-1150℃。
    2)在装甲板上进行钻孔,深度约为装甲板厚度的70%,随后在装甲板表面以及钻出的孔中各放置一个热电偶。
    3)将装甲板放置在厚度与其大致相当的湿沙上,并在湿沙下方放置2块3-4英寸厚度的钢板。

关于装甲板的准备方式,请参考此图:



硬化过程:

    1)将准备好的装甲板放入反射炉,并进行迅速加温,直至钻孔中的温度达到730℃,此时装甲表面温度至少应已达到850℃。
    2)将装甲板取出反射炉,随后进行喷水冷却,表面硬化工序就此完成。

关于硬化方法,请参考此图:

中将

七年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2014-9-2 09:40:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2014-9-18 19:21 编辑

神教点评

这份档案中关于VH装甲板制造方式的插图甚好,要知道这些插图可是连美国调查报告中都没有的。

此外关于VH的硬化方式,这份档案里说的也很清楚,是使用西门子反射炉来进行加热的。由于装甲板的背面垫有湿沙,因此经过加热后,装甲板的正面和背面温度会有所不同,所以喷水淬火后会得到梯度硬度。而那两个热电偶,显然就是用来监控装甲表面与内侧的温度,来保证能够有效达成理想的硬度变化曲线的。

VH的硬化方式绝不是中文界长期错误流传的所谓“渗氮硬化”,这一点请各位读者务必谨记。

上尉

八年服役纪念章旗手

发表于 2014-9-2 20:07:08 | 显示全部楼层
好文,ADM的这个比老美的调查报告的图文并茂多了……在沙子上用电偶加热
神教赛高

上尉

八年服役纪念章旗手

发表于 2015-4-20 23:33:00 | 显示全部楼层
最近看Hans Lengerer的那本大和的书,里面的装甲附加篇里面MNC的数据和X35里面enclose O的180MM以上的MNC延长率一样,都取的是Elong 大于28.而且里面提到日本的Sasagawa博士(书中说是MNC发明人)提到大和的炮塔顶部也是用MNC材质的。既然英国和美国都在大于180MM的MNC中列出28%,也许MNC在大厚度时真有28%的表现。MNC相对NVNC的特点sasagawa的说法就是更有弹性,更强力

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