Нержавеющая ствольная сталь № 416: плюсы и минусы
Фред Баркер
Введение
Применение нержавеющих сталей началось относительно недавно. Эти металлические сплавы были разработаны и введены в технологические процессы только в последние сто лет. Немецкие и французские металлурги с 1904 по 1909 опубликовали базовые результаты по некоторым сплавам, в основе которых железо. В них содержалось от 13 до 17% хрома (Cr) и от 0,12 до 1% углерода (С). Было установлено, что атомы хрома на поверхности стали при вступлении в реакцию с кислородом, содержащимся в воздухе, образуют тонкую пленку оксида хрома. Эта пленка не была подвержена развитию коррозионных процессов.
Наконец, изготовителям стали удалось разрешить проблему образования ржавчины на поверхности материала. Новые хромистые сплавы получили название на трех языках - inoxidable (французский), rostfrei (немецкий) и stainless (английский). Такая пассивность появляется лишь при условии содержания хрома не менее 10,5%. Содержание меньшего количества никак не препятствует развитию коррозии. С 1910 года различные типы нового материала интенсивно изучались. Их разработка велась по обе стороны Атлантики.
Один из таких типов материала получил название «мартенситный». Его можно было закаливать, как и другие стали: если нагревался докрасна и охлаждался водой, становился более прочным и твердым, приобретая ферромагнитные свойства. Спустя короткое время было установлено, что все типы не подвергающихся коррозии сталей трудно поддаются механообработке.
Однако в 1928 году американцу Фрэнку Палмеру удалось установить, что, если добавить небольшое количество серы в мартенситную нержавеющую сталь № 410, ее проще обрабатывать. При этом образуется ломкая стружка, которая легко удаляется. Соответственно, оборудование показывает лучшие частоты вращения, а металлообрабатывающий инструмент становится более долговечным.
Изобретение Палмера не осталось незамеченным. Оно стало основной стандартизации «легкообрабатываемой» нержавеющей стали №416. Это материал, который содержит:
- 12,0%-14,0% хрома (Cr);
- 0,15% или больше серы (S);
- 0,15% углерода (С);
- 1,25% марганца (Mn);
- 1% кремния (Si);
- 0,060% фосфора (Р).
Разновидность сплава, которая содержит селен (Se) – №416 Se. Материал был разработан позже. Содержит 0,15% или больше Se и 0,060% серы.
В основном сера в стали №416 хорошо реагирует с марганцем. Также можно отметить частичную реакцию с железом и хромом. Благодаря этому создаются гранулы обогащенных марганцем сульфидов, которые близки по структуре с MnS. Молекулы MnS отличаются мягкостью и хрупкостью. Обладают слоистостью (поверхности, вдоль которых они легко расслаиваются) в 3-х направлениях. За счет этого №416 становится легкообрабатываемой. В №416 Se формируются зерна селенидов, которые также действуют при обработке.
Оружейная сталь № 416 с минимальным содержанием серы в сплаве дает примерно 0,8% объема гранул MnS. Важно отметить, что сталь № 410 является прародительницей стали № 416. В ней не содержится сера, а также гранулы MnS. Именно поэтому она плохо поддается обработке. Никто из производителей не сумел изготовить матчевых стволов из стали №410, хотя попытки были.
Многие из тех, кто изготавливает стволы в кустарных условиях, а вместе с ними часть крупных оружейных заводов, производят стволы из стали №416. Чаще в целевых и варминт конфигурациях. Старт производства больших объемов начался в 1950-х годах. Никакие другие нержавеющие стальные сплавы не используются для изготовления стволов. №416 – это категория стандартной стали. Многие стрелки считают, что лучшего материала для винтовых стволов попросту нет. Иногда это утверждение является правдивым, а иногда нет.
Репутация и свойства №416
Рассмотрим подробнее №416, а также очень похожую №416Se. Вот несколько ссылок. Большой очерк из 40 страниц по сталям в сборнике «The 1997 Precision Shooting Annual», который был написан мной для любителей пострелять из винтовки. В общей литературе это ASM Specialty Handbook: Stainless Steels, J.R. Davis, Ed., которая была опубликована в 1994 году. Американским Обществом Металлов (ASM), телефон 800-336-5152, это основная ссылка. Другие источники информации от ASM International это Metals Handbook, Desk Edition и Steels: Heat Treatment and Processing Principles, автор G.Krauss. (Заметка: технические книги вроде этих не дешевы, стоят около $150-$200).
Что же представляет собой сталь №416, которая не подвержена коррозии? Как и многие другие аналогичные материалы, она кристаллообразна. В ее составе крошечные зерна низкоуглеродной фазы Fe-Cr. Также менее 1% от общего объема сульфида, обогащенного марганцем. Плотность зерен очень высока. Если смотреть в микроскоп, можно увидеть, что они как бы срощены. На самом деле это так. Кроме того, у них почти нулевая пористость. Под «кристаллообразной» структурой подразумевается, что сферические атомы в составе каждого зерна упакованы в строгой геометрической конструкции. Она проходит по всему зерну.
Такое построение атомов позволяет называть зерна «кристаллообразными». У них кристаллическая структура, хотя аналогичной нет на поверхности. Эти кристаллообразные зерна - не «молекулы». Их нельзя назвать «молекулярными». Некоторые оружейные писатели часто упоминают в своих работах «молекулярная структура» стали. Когда я такое читаю, мне хочется буквально «лезть на стену».
Fe-Cr фаза нержавеющей стали может формироваться в 1 из 3-х форм построения собственных атомов или кристаллических решеток:
- Объемно-центрированная кубическая структура (ОЦК). У нее сборная единица сферических атомов Fe и Cr представляет собой 8 атомов, которые лежат в углах условного куба. Что касается 9-го, то он располагается в центре. Такую решетку или кристаллический тип называют «ферритом».
- Гранецентрированная кубическая структура (ГЦК). У нее 8 атомов лежат по углам условного куба. Есть еще 6 дополнительных, которые находятся в центре каждой грани воображаемого куба. Такую решетку называют «аустенит» - в честь известного металлурга родом из Британии Робертса-Аустена.
- Объемно-центрированная тетрагональная (ОЦТ). Имеет схожесть с объемно-центрированным кубом. Но есть одно исключение, которое состоит в том, что воображаемый куб как бы сплюснут и выглядит как прямоугольный параллелепипед. Такой тип решетки получил название «мартенситом» в честь железнодорожного инженера и исследователя металлов из Пруссии Адольфа Мартена.
Вышеперечисленные кристаллические типы есть во всех видах сталей. Они относятся к категории базовых термических. Являются физическими свойствами стали.
В №416 феррит фаза ОЦК стабильна при температурах меньше, чем 1650°F. В случае нагрева до температур 1700°-1850°F, происходит трансформация ферритовых зерен. Процесс длится от минуты до нескольких часов. За это время происходит трансформация аустенитовых зерен, фаз ГЦК.
Стоит отметить, что трансформация происходит по причине диффузного движения отдельных атомов. Она получила название «диффузная». Сильно разогретые аустенитовые зерна №416 в моменты быстрого охлаждения изменяются либо трансформируются практически мгновенно до мартенситовых зерен или фазы ОЦТ.
Быстрая трансформация способствует вытеснению. Происходит это не из-за диффузии атомов, а по причине массивного перемещения аустенитовой решетки ГЦК в ОЦТ мартенситовый тип. Процесс носит название «мартенситовый переход». ОН является очень важным при производстве сверхпрочных сталей из разных композиций. 0,15% углерода в стали №416 играет особую роль в ее трансформации от феррита через аустенит к мартенситу. Этот же процесс свойственен и многим другим сталям.
Углеродные атомы С, у которых диаметр равен 0,07 нм (нм - миллиардная метра), меньше, чем атомы Fe (0,126нм в диаметре) и атомы Cr (которые обладают почти таким же размером), слишком большие для того, чтобы удерживаться внутри межатомных пространств ОЦК решетки или феррита. В ферритных сталях углерод комбинируется с железом и хромом в виде отдельных углеродных зерен. Но в аустенитной структуре промежутки слишком значительны, чтобы атомы углерода могли быть приняты. Совсем другое дело обстоит с центром решетки ОЦК, центром ГЦК, где нет атома.
Трансформация ферритной стали в аустенитную происходит при высоких температурах, поэтому ее углеродистые зерна разрушаются. Оставшиеся свободные углеродные атомы перемещаются в небольшие пространства в аустенитной решетке. Такой процесс называется «растворением углерода в аустенитных зернах».
Теперь разберем, что происходит, когда атомы углерода растворяются в аустените и переходят в мартенсит. Итак, трансформация смещения в мартенсит происходит столь стремительно, что атомы углерода остаются в решетке. Как отмечалось выше, у них большие размеры, поэтому их не может поддерживать решетка ОЦК. Происходит ее искажение. Решетка ОЦК становится прямоугольным параллелепипедом или мартенситом.
Закаленный мартенсит, который случайно получил атомы углерода, приобретает термическую нестабильность. Решетка стремится к образованию пустот в упаковке атомов. Это заставляет ее твердеть и при этом приобретать хрупкость. Добиться улучшения качества стали можно путем отпуска.
Если необходимо добиться высокой прочности №416, отпуск производится при температурах 450°-700°F. Таким образом удается получить предел прочности в 160000-220000 psi (1176-1617Мпа) и твердость по Роквеллу в 35-45 единиц.
Лучше всего ствольные стали изготавливать с HRC 28-32. Это подразумевает отпуск при температурах 1050°-1100°F. Повышение температуры отпуска приводит к тому, что мартенсит получается более мягким, менее прочным и более упругим. Его предел прочности составляет порядка 120000-140000 psi (882-1029Мпа) при пределе упругости 100000-110000 psi (735-808,5 Мпа). Аналогичный отпуск применяется с целью снятия напряжения после формовки.
Рисунок 1. Модели объемно-центрированной кубической решетки (ОЦК), слева и гранецентрированной кубической (ГЦК) справа, созданные из мячей для игры в гольф.
Чтобы ознакомиться с атомной упаковкой и гранецентрированной кубической решеткой, посмотрите на рисунок 1. На нем продемонстрированы модели объемно-центрированной кубической решетки. Ее сделал я, использовав пластиковые мячики, схожие с теми, что используются при игре в гольф. Это структурные единицы. Они простираются в 3-х направлениях в каждом зерне феррита и аустенита.
Важный аспект по включениям MnS в сталь №416: когда происходит отлив чушек из металла, которые потом застывают, гранулы металла и сульфида кристаллизуются. При этом зерна приобретают определенный размер. Обработка чушек в прутки происходит, когда металл горячий и все гранулы поддаются деформации. Однако металлические зерна восстанавливаются после обработки, становясь равноосными гранулами. Что касается гранул сульфида, то этот же процесс им не свойственен. Таким образом крупнозернистые включения MnS из чушки обретают нормальный размер зерен.
Рисунок 2. Фотография полированного среза стали №416. На ней показаны продолговатые темно-серые включения сульфида марганца (MnS). Снимок увеличен в 100 раз. Предоставлен G.M.Lucas, Buehler Ltd.
На рисунках 2 и 3 можно видеть микроструктуру стали №416. Данный образец получен из дульной части ствола Krieger под патрон 220 Swift длиной 26” (660 мм). Стоит отметить, что из ствола было произведено 1325 выстрелов. В основном охотник стрелял по степным собачкам. При этом температура в стволе не превышала 100 градусов. Точность выстрелов была отличная. Несколько раз охотнику удавалось поразить цель на расстоянии 500-600 ярдов (452-570 м).
На Рисунке 2 изображены продолговатые зерна, которые называют «стрингерами» MnS. Они вытянуты вдоль длинной оси ствола. Их габариты около 0,001”-0,005” (0,0254-0,127мм) длины. Ниже мы разберем, какой из размеров является максимально допустимым.
На рисунке 3 изображен металл ствола в 500-кратном увеличении (столбик в 20 микрон = 0,0008”). Его протравили специальным раствором с целью демонстрации деталей микроструктуры.
У большей части разреза имеются средне-серые зерна. Они были аустенитом, после закалки став мартенситом. Каждое зерно, которое было аустенитовым, теперь состоит из множества взаимно параллельных мартенситовых зерен, которые расположены в форме реек. Можно заметить, что мартенситовая структура остаётся низменной даже после мероприятий по отпуску при температуре 1050° (дающего уменьшение твердости до HRC32 и повышающего упругость). Здесь как раз можно наблюдать «отпущенный» мартенсит.
Два зерна сульфида имеют темно-серый цвет. Они располагаются рядом с несколькими продолговатыми зернами дельта-феррита – объемно-центрированной фазы. Последняя присутствует в некоторых №416. Остается по причине небольших проблем, которые возникают при термическом упрочнении на металлургическом заводе.
Заметка: микрофотографии предоставлены металлографистом Г.М. Лукасом из Buehler Ltd – крупной компании, которая специализируется на оснащении металлографическим оборудованием и материалами.
Рисунок 3. Тот же образец, вытравленный, чтобы продемонстрировать средне-серый рейкообразный отпущенный мартенсит. Также здесь отображены темно-серые зерна MnS в СЗ и ЮВ четвертях, и несколько продолговатых гранул дельта феррита. На снимке 500-кратное увеличение. Предоставлено G.M.Lucas.
Слово «кристаллизация» неправильно используется многими людьми, если идет речь о металлах. Когда сталь, медь или алюминий сгибают вперед и назад до момента, пока они не сломаются, это называют «кристаллизацией», что в корне неверно. На самом деле происходит деформация крошечных кристаллических частиц в металле и искажение их в процессе холодной обработки. Гранулы противостоят деформации с помощью движения нерегулярностей упаковки атомов их кристаллической решетки. Ученые называют это «дислокациями». При аккумуляции дислокаций происходит разделение до точки излома.
Охрупчивание стали №416 при 885°
Стали могут стать хрупкими при воздействии определенных температур. Для №416 температурный диапазон составляет 750°-1050°F. В таком температурном режиме происходит резкое уменьшение сопротивления ударам. Также снижается вязкость, электрическое сопротивление, устойчивость к коррозии. Это происходит по причине преобладания мелкой богатой хромом фазы ОЦК.
Холодное охрупчивание
Мартенситовые нержавеющие стали, относящиеся к тому же классу, что и №416, при низких температурах теряют упругость, становясь более хрупкими. В общем, все стали мартенситового или ферритового типа, у которых решетка имеет имеющие объемно-центрированную структуру, при падении температуры теряют вязкость, приобретая хрупкость.
Измерение последней производится с помощью несложных приборов, которые бывают двух типов. В основе таких устройств молотообразная головка на маятнике. Принцип измерения заключается в ударе головки по зазубренному прутку (поддерживается либо с одного, либо с двух концов) в диапазоне температур от комнатной до ниже -200°F. Момент разделения тестового образца – и есть цель определения хрупкости. При таких проверках энергии удара, уменьшающиеся с повышением хрупкости, обычно падают до величин, составляющих всего 10%-15% от энергии при более высокой температуре для диапазона уменьшения температур в 150°-200°F.
Повышенное напряжение приводит к поверхностному разлому, который растет от волокнообразной зарубки (или вязкой от срастания микропустот) при повышенных температурах, до раскола (кристаллический, хрупкий разлом) при пониженных температурах. Для нержавеек №410 и №416, отпущенных до HRC30, характерен переход от вязкого к хрупкому при температурах от 200 до -50°F и даже до -100°F с точкой перехода от вязкой к хрупкой фракции при температурах от 40 до 80°F. Что касается хромомолибденовой стали №4130, то переход от вязкого к хрупкому состоянию происходит при -100°F или ниже.
Не все стрелки из винтовки могут знать о таком хрупком поведении стали №416 при холодных и минусовых температурах. Важно обратить внимание на то, что производитель стволов Джон Криегер (Krieger) приостановил изготовление стволов спортерного веса из №416. Сделано это было после изучения информации советниками-металлургами по тому, как ведет себя сталь.
Хочу сказать, что я бы не хотел быть владельцем даже отдельных деталей винтовок, в которых механизм был бы изготовлен из нержавейки №416 или ее близкого по составу отливки сородича. Дело в том, что содержащие серу стали могут неправильно отливаться. Добавление серы может стать причиной возникновения странных изменений микроструктуры металла в момент его застывания. В холодных погодных условиях такой сплав ведет себя непредсказуемо. Стрелки, которые хотят приобрести не коррозирующую затворную группу для применения в зимний период, должны делать выбор в пользу титана, который хорошо показывает себя при сильных морозах.
Околодульные раковины на стали №416
То, что сталь №416 становится хрупкой при низких температурах и отпуске, давно известно. Возникают на любых партиях изделий. Обычно их выбраковывают. Однако существует еще одна более серьезная проблема, которая возникает с некоторыми партиями стали №416. К сожалению, не все производители стволов и целевые стрелки ее осознают. Она заключается в наличии чрезмерно больших зерен MnS, которые могут появляться по причине дефектов в процессе изготовления. Эти дефекты представляют собой раковины возле и на дульном срезе ствола.
Есть еще одна проблема, о которой я слышал. Однако она пока документально никем не подтверждена. Заключается в том, что стрингеры или концентрации зерен MnS вдоль оси ствола возможно появляются по причине отлива расправленного металла в чушки на первом этапе. Помните, как сульфидная фаза кристаллизуется? Так вот, эти концентрации никуда не деваются в процессе протяжки чушек в прутки.
Производители стволов отмечают, что иногда, когда твердость прутка изменяется по длине, это может происходить по причине вариаций в содержании углерода. Дело в том, что дорнование такого ствола приводит к получению разницы в диаметре канала ствола. Такой эффект возникает из-за кольцевого распределения напряжений в окружающем канал металле, пропорциональность которого зависит от твердости (и отсюда прочности). Что касается кольцевой деформации, то она ведет к тому, что металл переформовывается после прохода дорна.
Хочу подчеркнуть, что производящие стволы компании зависят от металлургических предприятий, специализирующихся на выпуске сталей. Для получения однородного сплава достаточно мелкозернистой, закаленной и отожженной в соответствии со спецификацией и нужной твердости стали. У большинства ствольщиков есть в наличии приборы для измерения твердости. Однако им не под силу проверить каждую партию, изучить микроструктуру материала с помощью микроскопа.
Вернемся к околодульным раковинам. Напомню, что они появляются из-за чрезмерно больших включений MnS. Рассмотрим несколько стволов, которые произведены из стального сплава и имеют вышеуказанный дефект. Они приведены анонимно, чтобы не дискредитировать первоклассных мировых изготовителей стволов и сталелитейные компании. Хочу отметить, что у них есть удовлетворительный контроль качества.
Опытный механообработчик и спортсмен-бенчрестер, специализирующийся на производстве целевых винтовок и принадлежностей к ним, совсем недавно выпустил винтовки для стрельбы на 1000 ярдов под один из 6,5 мм патронов для 4-х стрелков. Данный оружейник использует кустарные стволы различных брендов по требованию клиентов. Так случилось, что один и тот же престижный производитель произвел эти 4 ствола. Все они были куплены в течение месяца.
(Мне понятно, что 2-я другими изготовителями были получены заготовки из той же самой партии). У двух из этих винтовок были кустарные ресиверы, а двух других были тщательно спроектированные в заводских условиях ресиверы. Все эти 4 изделия – свободно вывешенные. Каждый ствол имел block bedded (закреплен в блоке) с применением сталенаполненной эпоксидной смолы и вкладышей из алюминия (pillar) под блоками для 4-х крепежных болтов.
Каждый из стволов «обкатали» обычным образом – чистка производилась после первого выстрела. При последующих выстрелах частота чистки была высокой. Загрязнение у каждого ствола было минимальным, поэтому они легко чистились. Все 4 винтовки группировали 5-патронные группы в 0,2-0,4 МОА с 140 и 142-грановыми пулями после подбора правильного заряда. Все было нормально до поры до времени. Примерно после 100-125 выстрелов стволы стали давать 1 из 3-х либо 1 из 5-и отрывов в группах. Что касается дульной части, то загрязнение от оболочек пуль там возросло.
Первые стволы, начавшие себя так вести, возвратили оружейнику. Он выполнил проверку при помощи бороскопа Hawkeye (смотрите ниже). Ему с трудом удалось разглядеть тоненькие мелкие раковины, которые находились в дульной части ствольного канала. Он поинтересовался у меня, что могло к этому привести? Я высказал все, что знал – это включения MnS. При этом добавил, что чтобы выяснить это, нужно провести полировку разреза стали и отправить его под микроскоп для осмотра, применив 100-кратное или более увеличение. На отполированной стали отчетливо видны зерна MnS темно-серого цвета (см. Рисунок 2).
Далее мы решили отправить кусочек среза с дульной части металлургу, чтобы он все разъяснил. Металлург посмотрел на поверхность канала ствола с помощью бинокулярного микроскопа при 25 и 50-кратном увеличении. Ему удалось разглядеть наличие раковин. Затем он подготовил полированные срезы параллельно и перпендикулярно оси канала ствола, после чего отправил их под микроскоп. Снова увидел зерна MnS в параллельном оси срезе. Они были длиной 0,003”-0,004” (0,0762-0,1016 мм). Далее металлург произвел замер площади гранул MnS в разрезах и получил 0,82%.
Предположив, что процент по площади равен проценту по объему, а также что сульфид является марганцевым, я рассчитал содержание серы. Эта величина – около 0,016% или допустимое значение. Самое важное для этого металлургического расследования это то, что размеры зерен MnS были в 6-8 раз больше, чем это указано в справочном образце №416.
Далее я принял решение подвергнуть проверке два других ствола с наличием раковин. Для этого решил задействовать свой бороскоп Hawkeye. И в этих стволах я обнаружил множество раковин. Одна из самых больших имела размер около 0,005” (0,127 мм) в ширину. Что же касается глубины, то мне не удалось определить ее. Такой размер зерен соответствует размеру зерен MnS. Раковины распространялись на 9”-10” (230-250мм), а затем прекращались. На начале ствола не было признаков наличия раковин. Что же привело к их появлению? Высока вероятность, что распад зерен MnS. Они располагались лишь возле дульного среза, что любопытно. Единственным разумным предположением их возникновения является нагрев пули в процессе трения.
В Феврале 2000 я написал работу про зависимость точности от загрязнения, где сделал приблизительные расчеты. Я обнаружил, что пуля может сильно нагреваться, точнее ее оболочка. Температура легко достигает 1300°F (или около того) на дульном срезе. В работе другого автора Гарольда Вогна говорилось, что температура доходит до 1400°F в канале ствола калибра 7,62мм после выстрела. Он отмечал важность загрязнения в дульной части ствола. Сильно разогретая пуля проходит через зерно сульфида, где нагревает его до температуры распада (всему классу сульфидов свойственна плохая температурная стабильность). Атомы вылетают, что способствует разрастанию раковины.
Кроме того, пули, у которых тела длинные, к примеру, 140 и 142-грановые, использовавшиеся в этих 6,5 мм стволах, контактируют с точкой ствола немного больше, нежели пули с короткими телами. Подобный нагревательный эффект и возникновение раковин станет максимальным, если пули и стволы будут длинными, предназначенными для стрельбы на дальние расстояния.
Бенчрест стрелки на короткие дистанции, использующие 21”-22” (533-558мм) стволы и короткие пули, будут наблюдать меньше или вообще никакого околодульного раковиного образования на стали №416, у которой есть очень большие зерна MnS.
Более того, только на чистых стволах происходит передача тепла от оболочки пули включениям MnS. Загрязнения поглощают тепло, что обеспечивает защиту от распада зерен сульфида. Стоит отметить, что в пользовании находится множество стволов, которые произведены из такой плохой стали. Многие стрелки даже не знают о таком недостатке.
Мне кажется, что образование раковин на околодульном участке возникает во всех стволах, созданных из стали №416. Однако у этих раковин размеры невелики – не более нескольких десятитысячных дюйма в диаметре. Таких размеров недостаточно, чтобы это как-то повлияло на кучность или стало причиной необычного загрязнения от оболочек пуль.
Некоторые стрелки интересовались, может ли покрытие пули с MoS2 стать причиной возникновения раковин в околодульном срезе в обсуждаемых в рамках данной статьи 4-х стволах. Стрельба из одного из них производилась только пулями без покрытия. Любые нехорошие вещи, которые могут произойти с молибденом (к примеру, разложение сульфида на металл Мо и серу) должны проявляться только на первых нескольких дюймах прохода снаряда. Ведь в этом месте температура порохового горения достигает 4000°-5000°F. На выходе из ствола она меньше.
Долговечность ствола из стали №416
Могут ли стволы, произведенные из стали №416, быть долговечней, чем аналогичные, выполненные из хромомолибденовой стали? Преданные читатели PS знают, что мнения на этот счет разделились. Ствольный металл может обладать коррозийной стойкостью на воздухе при комнатной температуре, однако на район входа пули оказывает влияние высокое давление и температуры от горения пороха, что способствует появлению условий распада.
Ствол разгорается по причине наличия на канале ствола слоя нитрита железа, который возникает из-за горячих пороховых газов. Такое растрескивание и скалывание хрупких нитридов – основная движущая сила разгара. Данный факт указан в моей статье в Октябрьском 1999 года выпуске PS.
Как железо, так и хром (еще может быть молибден) – готовые формирователи нитридов. Именно поэтому Fe-Cr, содержащая сталь №416, становится восприимчивой к образованию нитридов. То же касается и любых других легкосплавных хромомолибденовых сталей.
Не образуют нитридов как кобальт, так и никель. По этой причине вкладыши в пульные входы пулеметов производятся (с большими трудовыми и финансовыми затратами) из сплавов, в основе которых кобальт. К ним, в частности, относится тот же Stellite, обеспечивающий длительный срок службы.
Остается по сей день не до конца изученной роль включений MnS в разгаре пульного входа. Возможно, происходит разложение и образование раковин там, где начинается растрескивание соседнего нитридного слоя. Стволы из нержавеющей стали №410 (той же №416, но без содержания серы), служат дольше. Однако такой металл является труднообрабатываемым – как №17-4 и другие дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали. Поэтому не используется при производстве точных стволов. Поскольку титан – отличный формирователь нитридов, стволам из него также свойственно откладывать нитридные пленки на пульных входах.
Нержавеющие стволы, изготовленные без добавления серы, производятся путем высокотехнологической обработки с помощью метода электроэррозии. Керамические стволы. Стальные трубки с покрытием слоя из сплава на основе кобальта, впоследствии обработанные развертками и наделенные нарезами – это возможность, о которой говорил мне эксперт по ремонту стволов Клиффом ЛаБаунти (Cliff LaBounty).
Преемник стали №416
Вряд ли в скором времени что-то сможет заменить эту сталь. Тем не менее, если сталелитейным заводам удастся сохранить размер зерен на минимуме для тех же сульфидов, менее чем несколько десятитысячных дюйма, то мы, любители пострелять, будем рады применять ее.
Наблюдая канал вашего ствола
Сразу после появления стволов, их владельцам захотелось получить хорошее недорогое приспособление для исследования каждого его дюйма. Некоторые дорогостоящие и сложные бороскопы применяют крупные кустарные производства и ружейные заводы на протяжении многих лет.
Стрелок Джо (вроде Вани Пупкина – прим. перев.) всегда мечтал о бороскопе, пока Dough Kindred с коллегами из Рочестера, Штат Нью-Йорк (координаты Gradient Lens Corporation смотрите на Рисунке 4), не запустили в производство прибор Hawkeye. Это оборудование, описанное нашим Джакобом Готтфредсоном (Jacob Gottfredson), состоит их нескольких частей:
- Фонарика с двумя батарейками. Приспособление пропускает свет через оптическое волокно к концу трубы бороскопа.
- Оптической системы, которая использует стеклянный стержень, показатель преломления которого изменяется от поверхности к середине. Он возвращает изображение назад в глаз.
Показатель преломления стержня изменяется при обмене литием или другими щелочными элементами между стеклом и нагретым соляным раствором. Устройство Hawkeye продается по цене, аналогичной той, которая установлена на винтовку от Ремингтона, Ругера или Винчестера.
Функционирует ли прибор? Каждый стрелок из винтовки с огромным опытом, у которого есть в наличии такое оборудование, говорил мне, что-то вроде: «До тех пор, пока я не приобрел данный бороскоп, я не имел представления, что же происходит в стволах моих винтовок».
Диагностика околодульных образований раковин и других дефектов с каналом возможна только с помощью приборов, способных показывать изображения наподобие тех, что дает уже многим известный Hawkeye. (Честно сказать, я не заинтересован финансово в рекламе этого продукта. Свое устройство я купил у Sinclair International).
Рисунок 4. Детали бороскопа Hawkeye, предоставленные Gradient Lens Corporation.
