第36卷第3期 北京科技大学学报 Vol.36 No.3 2014年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2014 不同表面处理条件下身管烧蚀研究 黄进峰”，连勇)区，张程”，张津)，高海霞” 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学新材料技术研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:lian09@126.com 摘要通过模拟发射试验对表面镀铬、氮碳共渗两种表面处理条件下的身管进行了烧蚀模拟测试，研究在模拟工况下身管 烧蚀情况。镀铬身管由于镀铬层固有的脆性，且受到高温高压火药气体的冲击作用，铬层内易产生显微裂纹，裂纹扩展至铬层 与基体界面处，并沿着镀层与基体界面扩展，从而导致镀层剥落.氮碳共渗身管在烧蚀过程中，表面产生大量较深且较宽的裂 纹，裂纹直接贯穿到基体使基体严重地被火药燃烧气体腐蚀，从而导致身管失效.在上述研究基础上，提出了两种不同处理方 式下身管的失效模式 关键词表面处理：镀铬：氮碳共渗：烧蚀：裂纹 分类号TG156.8·2;T)01 Study on erosion of gun barrels with different surface treatments HUANG Jin-feng》,LIAN Yong2a,ZHANG Cheng”,ZHANG Jini2,GAO Hai-tia” 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Institute of Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:liany09@126.com ABSTRACT The erosion characteristics of chromium-plated and nitrocarburized gun barrels were studied by erosion simulation test. It is shown that microcracks form in the brittle chromium plate when the chromium-plated barrel is exposed to high pressure and high temperature propellant gases.The cracks extend and end at interfaces between the coating and steel substrate.The propagation of the cracks can lead to brittle delamination of the chromium plate.In the nitrocarburized gun barrel,many wide and deep cracks form in the bore surface.The cracks penetrate through the nitrocarburized layer into the steel substrate,resulting in serious erosion of the steel substrate by combustion flow and causing the barrel failed.Based on experimental results,failure modes are proposed for erosion of gun barrels with the different surface treatments. KEY WORDS surface treatment:chromium plating:nitrocarburizing:erosion;cracks 身管是火炮与自动武器（统称枪炮）最基本和 破坏理论认为身管烧蚀磨损破坏是在一种主导因素 最重要的部件，身管寿命一直是制约系统寿命的重 的控制下，众多因素综合作用或交互作用的结果，这 要因素.身管寿命一般由疲劳寿命和烧蚀寿命这两 些作用包括热作用、热一机械作用和热一化学作用， 方面因素共同决定的.使用现代高强度炮钢材料、 其中热作用是首要的6-.身管烧蚀引起内膛表面 采用炮钢精炼以及自紧技术后，身管疲劳寿命问题 损坏和身管内膛尺寸增大，造成初速、射程、精度下 得到了较好的解决，烧蚀寿命对身管寿命的决定作 降乃至武器性能失效，导致使身管过早报废.就目 用变得更为突出，并成为制约火炮威力进一步提高 前的情况来看，内膛镀铬和氮化处理是提高身管抗 的关键因素之一口.长期以来，身管烧蚀问题一直 烧蚀性能的主要方法s0 是国内外学者关注和研究的重要课题，并且随着现 身管内膛烧蚀因其影响因素的多重性与复杂 代科学技术的发展而不断深入.现代烧蚀磨损 性，对其烧蚀寿命的最后评定，目前最权威、最直观 收稿日期：20130905 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.03.007:http:/journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 3 期 2014 年 3 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 3 Mar． 2014 不同表面处理条件下身管烧蚀研究 黄进峰1) ，连 勇2) ，张 程1) ，张 津2) ，高海霞1) 1) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083  通信作者，E-mail: liany09@ 126． com 摘 要 通过模拟发射试验对表面镀铬、氮碳共渗两种表面处理条件下的身管进行了烧蚀模拟测试，研究在模拟工况下身管 烧蚀情况． 镀铬身管由于镀铬层固有的脆性，且受到高温高压火药气体的冲击作用，铬层内易产生显微裂纹，裂纹扩展至铬层 与基体界面处，并沿着镀层与基体界面扩展，从而导致镀层剥落． 氮碳共渗身管在烧蚀过程中，表面产生大量较深且较宽的裂 纹，裂纹直接贯穿到基体使基体严重地被火药燃烧气体腐蚀，从而导致身管失效． 在上述研究基础上，提出了两种不同处理方 式下身管的失效模式． 关键词 表面处理; 镀铬; 氮碳共渗; 烧蚀; 裂纹 分类号 TG 156. 8 + 2; TJ 01 Study on erosion of gun barrels with different surface treatments HUANG Jin-feng1) ，LIAN Yong2)  ，ZHANG Cheng1) ，ZHANG Jin2) ，GAO Hai-xia1) 1) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Institute of Advanced Materials and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: liany09@ 126． com ABSTＲACT The erosion characteristics of chromium-plated and nitrocarburized gun barrels were studied by erosion simulation test． It is shown that microcracks form in the brittle chromium plate when the chromium-plated barrel is exposed to high pressure and high temperature propellant gases． The cracks extend and end at interfaces between the coating and steel substrate． The propagation of the cracks can lead to brittle delamination of the chromium plate． In the nitrocarburized gun barrel，many wide and deep cracks form in the bore surface． The cracks penetrate through the nitrocarburized layer into the steel substrate，resulting in serious erosion of the steel substrate by combustion flow and causing the barrel failed． Based on experimental results，failure modes are proposed for erosion of gun barrels with the different surface treatments． KEY WOＲDS surface treatment; chromium plating; nitrocarburizing; erosion; cracks 收稿日期: 2013--09--05 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 03． 007; http: / /journals． ustb． edu． cn 身管是火炮与自动武器( 统称枪炮) 最基本和 最重要的部件，身管寿命一直是制约系统寿命的重 要因素． 身管寿命一般由疲劳寿命和烧蚀寿命这两 方面因素共同决定的． 使用现代高强度炮钢材料、 采用炮钢精炼以及自紧技术后，身管疲劳寿命问题 得到了较好的解决，烧蚀寿命对身管寿命的决定作 用变得更为突出，并成为制约火炮威力进一步提高 的关键因素之一［1］． 长期以来，身管烧蚀问题一直 是国内外学者关注和研究的重要课题，并且随着现 代科学技术的发展而不断深入［2--5］． 现代烧蚀磨损 破坏理论认为身管烧蚀磨损破坏是在一种主导因素 的控制下，众多因素综合作用或交互作用的结果，这 些作用包括热作用、热--机械作用和热--化学作用， 其中热作用是首要的［6--7］． 身管烧蚀引起内膛表面 损坏和身管内膛尺寸增大，造成初速、射程、精度下 降乃至武器性能失效，导致使身管过早报废． 就目 前的情况来看，内膛镀铬和氮化处理是提高身管抗 烧蚀性能的主要方法［8--10］． 身管内膛烧蚀因其影响因素的多重性与复杂 性，对其烧蚀寿命的最后评定，目前最权威、最直观