第3期 黄进峰等：不同表面处理条件下身管烧蚀研究 ·327· 痖镀铬层 ·变形层 交白层 、 一基体 化合物层 过渡层 ”、 一基体 、 图7烧蚀工况下不同处理身管的失效模式.()镀铬身管：(b)氮碳共渗身管 Fig.7 Failure modes of gun barrels with different surface treatments under erosion condition:(a)chromium-plated gun barrels;(b)nitrocarburized gun barrels 的试样表面剥落没有镀层的剥落多，但是其基体腐蚀 [6]Montgomery R S,Sautter F K.Erosion and Its Control.AD 较为严重；而镀铬身管是在镀层剥落之后基体才受到 A123164,1982 7]Sopok S,Rickard C,Dunn S.Thermal-chemical-mechanical gun 火药气体的冲蚀，镀层保护下的身管只有轻微烧蚀 bore erosion of an advanced artillery system part one:theories and 4结论 mechanisms.Wear,2005,258(1-4):659 [8]Cote P J,Rickard C.Gas-metal reaction products in the erosion of (1)在模拟发射试验高温、高压和高速火药燃 chromium-plated gun bores.Wear,2000,241(1):17 气的反复冲刷作用下，镀铬和碳氮共渗表面处理身 9] Wang BZ,Wang LG,Wang Y J,et al.Initial study of erosion 管内膛均产生了明显烧蚀磨损. resistant plasma nitriding.Ordnance Mater Sci Eng,1980,3(5): 21 (2)镀铬身管受到火药气体的冲刷以及铬层本 (王步震，王林阁，王渝江，等.离子氮化防烧蚀的初步研究 身的脆性导致镀层内产生显微裂纹，并沿着镀层与 兵器材料科学与工程，1980,3(5)：21) 基体界面扩展，裂纹独立或交互作用导致铬层剥落. [10]Yang F X.Researches on the chromium plating for the anti-abla- (3)碳氮共渗之后的身管表面生成硬度高、脆 tion in the internal bore of large caliber gun with high pressure. 性大的白亮层，在火药气氛的冲击下表面产生大量 Surf Technol,1990,19(3):20 (杨风轩.大口径火炮身管内膛防烧蚀镀铬.表面技术， 的网状裂纹，裂纹由内表面延伸至基体导致身管的 1990,19(3):20) 腐蚀剥落 [11]Fen X M,Chen J Z,Xu T X.Erosion resistance evaluation of three coatings.J Ballist,2000.12(1)65 参考文献 (樊新民，陈健中，徐天祥.三种镀覆层材料抗烧蚀性能评 [Wu B,Xia W,Tang Y,et al.A review on thermal effects during 价.弹道学报，2000,12(1)：65) the firing process and measures of their thermal control.Acta Ar- 012]Yang S Y.Research on semi-closed bomb ablation tube method. mamentarii,2003,24(4):525 Chin J Explos Propellants,1986,12 (3):2 (吴斌，夏伟，汤勇，等.射击过程中热影响及身管热控制措 (杨淑媛.半密闭爆发器烧蚀管法研究.火炸药学报，1986， 施综述.兵工学报，2003,24(4)：525) 12(3):2) Underwood J H,Vigilante G N,Mulligan C P.Review of thermo- [13]lyer K R.Analysis of rupture in rapid fire barrels//Proceedings mechanical cracking and wear mechanisms in large caliber guns. of the Tri-service Gun Tube Wear and Erosion Symposium.New Wear,2007,263(7):1616 Jersey,1977:225 B]Lawton B.Thermo-chemical erosion in gun barrels.Wear,2001, [14]Gao H X,Huang J F,Zhang J S,et al.Formation and spalling 251(1-12):827 off mechanism of white layer of rapid-firing gun steel.Heat Treat 4]Cote P J,Todaro ME,Kendall G,et al.Gun bore erosion mecha- Ma,2008,33(10):109 nisms revisited with laser pulse heating.Surf Coat Technol,2003, (高海霞，黄进峰，张济山，等.速射武器身管用钢的白层形 163/164:478 成及剥落机制.金属热处理，2008,33(10)：109) [5]Johnston I A.Understanding and Predicting Gun Barrel Erosion [15]Montgomery R S,Sautter FK.A review of recent American work ADA440938,2005 on gun erosion and its control.Wear,1984,94(2):193第 3 期 黄进峰等: 不同表面处理条件下身管烧蚀研究 图 7 烧蚀工况下不同处理身管的失效模式． ( a) 镀铬身管; ( b) 氮碳共渗身管 Fig． 7 Failure modes of gun barrels with different surface treatments under erosion condition: ( a) chromium-plated gun barrels; ( b) nitrocarburized gun barrels 的试样表面剥落没有镀层的剥落多，但是其基体腐蚀 较为严重; 而镀铬身管是在镀层剥落之后基体才受到 火药气体的冲蚀，镀层保护下的身管只有轻微烧蚀． 4 结论 ( 1) 在模拟发射试验高温、高压和高速火药燃 气的反复冲刷作用下，镀铬和碳氮共渗表面处理身 管内膛均产生了明显烧蚀磨损． ( 2) 镀铬身管受到火药气体的冲刷以及铬层本 身的脆性导致镀层内产生显微裂纹，并沿着镀层与 基体界面扩展，裂纹独立或交互作用导致铬层剥落． ( 3) 碳氮共渗之后的身管表面生成硬度高、脆 性大的白亮层，在火药气氛的冲击下表面产生大量 的网状裂纹，裂纹由内表面延伸至基体导致身管的 腐蚀剥落． 参 考 文 献 ［1］ Wu B，Xia W，Tang Y，et al． A review on thermal effects during the firing process and measures of their thermal control． Acta Ar￾mamentarii，2003，24( 4) : 525 ( 吴斌，夏伟，汤勇，等． 射击过程中热影响及身管热控制措 施综述． 兵工学报，2003，24( 4) : 525) ［2］ Underwood J H，Vigilante G N，Mulligan C P． Ｒeview of thermo￾mechanical cracking and wear mechanisms in large caliber guns． Wear，2007，263( 7) : 1616 ［3］ Lawton B． Thermo-chemical erosion in gun barrels． Wear，2001， 251( 1--12) : 827 ［4］ Cote P J，Todaro M E，Kendall G，et al． Gun bore erosion mecha￾nisms revisited with laser pulse heating． Surf Coat Technol，2003， 163 /164: 478 ［5］ Johnston I A． Understanding and Predicting Gun Barrel Erosion． AD A440938，2005 ［6］ Montgomery Ｒ S，Sautter F K． Erosion and Its Control． AD A123164，1982 ［7］ Sopok S，Ｒickard C，Dunn S． Thermal-chemical-mechanical gun bore erosion of an advanced artillery system part one: theories and mechanisms． Wear，2005，258( 1--4) : 659 ［8］ Cote P J，Ｒickard C． Gas-metal reaction products in the erosion of chromium-plated gun bores． Wear，2000，241( 1) : 17 ［9］ Wang B Z，Wang L G，Wang Y J，et al． Initial study of erosion resistant plasma nitriding． Ordnance Mater Sci Eng，1980，3( 5) : 21 ( 王步震，王林阁，王渝江，等． 离子氮化防烧蚀的初步研究． 兵器材料科学与工程，1980，3( 5) : 21) ［10］ Yang F X． Ｒesearches on the chromium plating for the anti-abla￾tion in the internal bore of large caliber gun with high pressure． Surf Technol，1990，19( 3) : 20 ( 杨凤 轩． 大口径火炮身管内膛防烧蚀镀铬． 表 面 技 术， 1990，19( 3) : 20) ［11］ Fen X M，Chen J Z，Xu T X． Erosion resistance evaluation of three coatings． J Ballist，2000，12( 1) : 65 ( 樊新民，陈健中，徐天祥． 三种镀覆层材料抗烧蚀性能评 价． 弹道学报，2000，12( 1) : 65) ［12］ Yang S Y． Ｒesearch on semi-closed bomb ablation tube method． Chin J Explos Propellants，1986，12( 3) : 2 ( 杨淑媛． 半密闭爆发器烧蚀管法研究． 火炸药学报，1986， 12( 3) : 2) ［13］ Iyer K Ｒ． Analysis of rupture in rapid fire barrels / / Proceedings of the Tri-service Gun Tube Wear and Erosion Symposium． New Jersey，1977: 225 ［14］ Gao H X，Huang J F，Zhang J S，et al． Formation and spalling off mechanism of white layer of rapid-firing gun steel． Heat Treat Met，2008，33( 10) : 109 ( 高海霞，黄进峰，张济山，等． 速射武器身管用钢的白层形 成及剥落机制． 金属热处理，2008，33( 10) : 109) ［15］ Montgomery Ｒ S，Sautter F K． A review of recent American work on gun erosion and its control． Wear，1984，94( 2) : 193 · 723 ·