Мои интернет записки о исследовании механики в природе

В общем случае, добавление никеля изменяет процесс термообработки за счёт снижения критических температур фазовых превращений, которые в чисто углеродистых сталях наблюдаются только при значительно более высоких температурах. Можно добавить, что такое поведение никеля является иллюстрацией общего принципа работы легирующих добавок.
Свойства сталей и, соответственно, их режимы термообработки, в большой степени зависят от процентного содержания легирующих элементов. Введением легирующих элементов, таких как хром или никель,достигается рост прочностных показателей стали, без увеличения её хрупкости. Каждая из легирующих добавок имеет преимущества и недостатки. Опыт металлургов позволяет избавляться от недостатков, сохраняя и закрепляя в оружии лучшие свойства легированных сталей. К примеру, лучшим материалом для изготовления ствола стали именно сплавы, легированные никелем и хромом.
Опыт токарной обработки стали, легированной никелем, показал, что для таких сталей допустимо повышать скорости резания и величины подач. Например, при обработке ствола длиной 864 мм обтачивалась заготовка с диаметра 34 мм на диаметр 14,2 мм в конце конуса дульной части. После остывания обработанной детали было обнаружено отклонение от проектных размеров всего на 0,07 мм, несмотря на то, что обработка велась при предельно больших скоростях резания и подачах.



За границами стран бывшего СССР подобные стали маркируются как стали AAA.
Перед опытами на обрабатываемость или при изготовлении деталей оружия, никельсодержащие стали должны быть в обязательном порядке отожжены (нормализованы). После того, как заготовка ствола просверлена и начерно обточена, металл следует нагреть выше точки фазовых превращений, после чего охладить на воздухе с тем, чтобы снять внутренние напряжения и уменьшить зерно металла. Перед помещением заготовки ствола в печь следует убедиться в концентричности внешней и внутренней поверхностей ствола.
Предпочтительнее давать заготовке остывать вместе с печью, что существенно улучшит условия проведения нормализации. В ходе дальнейшей обработки правильно проведенная нормализация не позволит тепловым напряжениям, возникающим при механической обработке ствола, деформировать его как это зачастую случается со стволами из чисто углеродистой стали.
После окончательной обточки, следует произвести так называемую «двойную нормализацию». Цель проведения данной технологической операции - достижение максимального упорядочения и улучшения структуры металла. Сталь нагревают чуть выше точки начала фазовых превращений, затем в течение 3 минут охлаждают на воздухе. После истечения третьей минуты, заготовка ствола погружается в масло, затем снова нагревается до температуры, которая должна быть лишь слегка ниже критической. После остывания заготовки производят финишные операции: чистовую обточку, расточку патронника, нарезку канала ствола и устройство пазов и резьбы для крепления ствола к ствольной коробке.
Закалку ствола следует проводить при температурах, несколько превышающих критическую. Кроме того, ствол следует выдерживать в печи и закалочной ванне достаточно долго, чтобы у металла было время полностью пройти все стадии структурных преобразований. Если перед помещением металла в закалочную ванну он успеет остыть ниже температуры начала фазовых превращений, возможны серьёзные температурные деформации, которые крайне затруднительно в дальнейшем устранять при помощи механической правки. При точном соблюдении температурного режима и правил закалки подобных явлений не происходит.
Для закалки ствольных сталей, легированных никелем, следует использовать масляные ванны. После закалки в масляных ваннах, ствольная никельсодержащая сталь приобретает великолепные прочностные и упругие характеристики, что положительно сказывается на долговечности ствола.
Для изготовления стволов по описанной технологии требуется дорогостоящее оборудование и специальные печи. Такие стволы по определению не могут быть дешевы. Однако с их помощью могут быть получены воистину превосходные результаты стрельбы, в том числе и спортивной. Разумеется, только лишь в том случае, когда качество боеприпасов соответствует качеству ствола.
Применение высококачественных сталей, легированных никелем, абсолютно оправдано, если перед мастером - оружейником стоит задача облегчения веса оружия и улучшение его весового баланса за сравнительно разумную плату.
Пользуясь марочником, попробуем подобрать российский аналог иностранным никельсодержащим сталям типа AAA. При детальном рассмотрении таблиц стандарта SAE, легко можно сделать вывод, что требованиям, предъявляемым к ствольным сталям, удовлетворяют только две марки сталей группы 2 (легированных никелем), с содержанием углерода от 0,4 до 0,55 %. Это стали марок 2345 и 2350. В российском марочнике им примерно соответствуют стали 38ХНЭМФА и 45ХН2МФА.
Точный подбор аналога крайне затруднён, так как отечественные стандарты по совершенно неясным соображениям, существенно отличаются от принятых во всём мире, и в нашем марочнике невозможно найти качественную сталь, не легированную хромом.