Сталь для бронежилетов. Вопросы и ответы

  1. Главная
  2. Статьи
  3. Сталь для бронежилетов. Вопросы и ответы
Сталь для бронежилетов. Вопросы и ответы
Ответы на все вопросы о стали для бронежилетов от эксперта компании Метинвест - эксклюзивный материал с полезной информацией
Сталь для бронежилетов. Вопросы и ответы
Метинвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ru/articles/stal-bronezhileti/
2022-03-31 16:14:35
Сталь для бронежилетов. Вопросы и ответы
29 Марта 2022

Автор статьи: Владислав Горбатенко, менеджер по развитию новых продуктов ООО «МЕТИНВЕСТ ХОЛДИНГ», кандидат технических наук

  1. Что такое класс защиты бронежилета и как его проверить?
  2. Почему для изготовления бронежилетов используется сталь? Неужели нет альтернативных современных материалов?
  3. Какая толщина должна быть у стальной бронепластины и почему?
  4. Какими свойствами должна обладать сталь для бронежилетов?
  5. Какая термическая обработка применяется при изготовлении пластин из стали для бронежилетов?
  6. Какие марки стали подходят для изготовления бронепластин 4 класса защиты по ДСТУ?
  7. Почему нельзя использовать для изготовления пластин «обычные» горячекатаные низкоуглеродистые марки типа Ст3, S235JR, S355JR, 09Г2С?
  8. Ну а как же сталь 65Г?

В связи с боевыми действиями на территории Украины резко возросла потребность в средствах индивидуальной бронезащиты (СИБЗ), и прежде всего – в бронежилетах. Многие предприятия, волонтерские организации и просто инициативные группы граждан стараются помочь в сокращении дефицита амуниции путем ее поставки из-за рубежа, а также наладки локального производства. При этом у тех, кто раньше никогда не сталкивался с подобной продукцией, часто возникают вопросы о том, какие конкретно материалы/ толщины/ свойства необходимы для такого применения. Ведь от качества и правильного выбора бронежилета напрямую зависит жизнь наших защитников.

В данной статье я собрал наиболее часто возникающие вопросы и постарался дать максимально конкретные ответы (в пределах тех знаний, которыми обладаю на текущий момент) относительно применения стали в изготовлении бронепластин. Надеюсь, это поможет коллегам сделать правильный выбор и обеспечить необходимую стойкость СИБЗ.

1. Что такое класс защиты бронежилета и как его проверить?

Классы защиты СИБЗ определяют их стойкость против того или иного внешнего воздействия. Одни классы защищают только от колюще-режущих предметов, вторые – от пистолетных патронов, третьи – от автоматического оружия различного калибра. В мире существует огромное множество стандартов на эти средства бронезащиты (NIJ Standard 0101.04, EN 1522, STANAG 4569 и пр.) со своими требованиями к уровням защиты, что вносит определенную путаницу при выборе. Тем не менее, в каждом из них четко указаны условия испытаний, подтверждающих соответствие тому или иному классу.

bronezhilet

К примеру, стандарт ДСТУ 8782:2018, который является одним из ключевых в Украине по данному направлению, оговаривает следующие шесть классов защиты с соответствующими требованиями к их пулестойкости (см. таблицу). Как видно из представленных данных, для каждого класса строго определены калибры и виды испытательных патронов, масса и скорость пули, дистанция обстрела. Нарушение какого-либо из указанных параметров недопустимо, результаты отстрела по измененным режимам не являются доказательством соответствия продукции стандарту.

Класс защиты

Калибр средства поражения

Тип и условное обозначение пули

Характеристика пули

Масса пули, г

Дистанция обстрела, м

Скорость пули, м/с

1

9х18 мм

(9 mm

Makarov) 2)

Пст,

(57-Н-181с)1)

Сферическая головная часть, стальной нетермоупрочненный 3) 

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

5,9

5

335 ± 10

9х19 мм,

(9 mm Luger,

9 mm Para(bellum)

9х19 mm)2)

FMJ RN SC

Цельнометаллическая оболочка из медного сплава с носовой частью полусферной формы с мягким (свинцовым) сердечником

8,0

5

400 ± 10

2

7,62х25 мм,

(7,62х25

Tokarev) 2)

Пст,

(57-H-134c)1)

Стальной нетермоупрочненный 3)

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

5,5

5

430 ± 15

3

5,45х39 мм (5,45х39)2)

ПС,

(7H6)1)

Остроконечная головная часть, стальной нетермоупрочненный 3) 

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

3,4

10

910 ± 15

7,62х39 мм (7,62х39)2)

ПС,

(57-H-231)1)

Остроконечная головная часть, стальной нетермоупрочненный 3)

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

7,9

10

730 ± 15

4

5,45х39 мм (5,45х39)2)

ПП,

(7H10)1)

Остроконечная головная часть, стальной нетермоупрочненный 3) 

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

3,6

10

910 ± 15

7,62х54 мм

(7,62х54R)2)

ЛПС,

(57-Н-323с)1)

Остроконечная головная часть, стальной нетермоупрочненный 3) 

сердечник в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

9,6

10

850 ± 15

5

7,62х39 (7,62х39)2)

БЗ,

(57-БЗ-231)1)

Бронебойно-зажигательный с остроконечной головной частью, стальным термоупрочненным сердечником 5) 

в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

7,4

10

745 ± 15

 7,62х54 мм (7,62х54 R)2

ЛПС,

(57-Н-323с)1)

Остроконечная головная часть, стальной нетермоупрочненный сердечник 3) 

в стальной оболочке, плакированной томпаком 4)

9,6

10

850 ± 15

6

7,62х54 мм

(7,62х54 R)2)

Б-32,

(7-Б3-3)1)

Бронебойно-зажигательный с остроконечной головной частью, стальным термоупрочненным сердечником 5) 

в стальной оболочке оболочке, плакированной томпаком 4)

10,4

10

860 ± 15

1) Индекс ЦРАУ ВС Украины

2) Международное обозначение патронов в соответствии с TCCC C.I.P

3) Нетермоупрочненные сердечники из малоуглеродистой стали, позволяющие обработку штамповкой в ​​холодном состоянии

4) Томпак – разновидность латуни с содержанием меди от 88% до 97% и цинка до 10%. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионными и антифрикционными свойствами.

5) Термоупрочненный сердечник из высокоуглеродистой (инструментальной) или легированной стали. Твердость термоупрочненного сердечника (64-70) HRC

ПримечаниеБронежилеты заявленного класса должны быть устойчивы к способам поражения низших классов.

2. Почему для изготовления бронежилетов используется сталь? Неужели нет альтернативных современных материалов?

В зависимости от того, какой класс защиты требуется, выбирается материал для изготовления броневых элементов. И сталь - далеко не единственный вариант.

Например, для изготовления мягких бронежилетов скрытого ношения она вообще непригодна – здесь нужны номекс, кевлар и другие высокопрочные многослойные ткани на основе арамидных волокон. Они действительно практически незаметны под одеждой, достаточно комфортны, но при этом обладают ограниченной баллистической защитой.

В бронежилетах наружного ношения подобные мягкие материалы также используются в составе многокомпонентной защиты с целью удержания осколков и смягчения ударов. Но основным «рабочим элементом» такой экипировки является бронепластина, которая может изготавливаться из:

  • низколегированной и легированной высокопрочной стали;
  • титана и его сплавов;
  • керамических материалов на основе карбида бора, оксида алюминия, карбида кремния, диборида титана и других соединений;
  • сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности (СВМПЭ).

police_bronik

Каждый из указанных видов материалов имеет свои преимущества, недостатки и баллистические свойства. Выбор конкретного варианта следует делать, исходя из требований к бронежилету, а также возможности локального производства и обслуживания/ замены бронепластин.

3. Какая толщина должна быть у стальной бронепластины и почему?

Максимально допустимая толщина стальных элементов бронезащиты – 8 мм.

Данный предел обусловлен, с одной стороны, массой металлической пластины, повышенной усталостью и потерей мобильности при перемещениях.

С другой стороны, при использовании пластин большей толщины, даже при их непробитии пулей, резко возрастает риск тяжелой запреградной травмы – от переломов и разрыва внутренних органов до летальных случаев.

4. Какими свойствами должна обладать сталь для бронежилетов?

Ключевое требование к материалу бронепластины – способность выдерживать воздействие боеприпасов определенного вида без пробития и поражения человека. Среди сталей такую баллистическую стойкость обеспечивают высокопрочные низколегированные и легированные марки. А вот конкретный уровень свойств уже зависит от класса защиты бронепластины, химического состава и параметров обработки сплава.

Для примера возьмем 4 класс защиты по ДСТУ 8782. Как показала практика, эффективную защиту в оговоренных выше толщинах обеспечивают стали, в составе которых, помимо углерода (0,27-0,45%), присутствуют добавки хрома, марганца, никеля, молибдена, бора и других легирующих элементов. Такие стали обязательно подвергаются термической обработке, которая обеспечивает получение высокого комплекса прочностных свойств (предел текучести не менее 1000 МПа, временное сопротивление - вплоть до 2000 МПа и более) и высокой твердости – не менее НВ 470.

bronik

При этом материал должен иметь достаточную пластичность и ударную вязкость для сопротивления развитию хрупких трещин. Относительное удлинение после термообработки должно быть не меньше 7-10%, а работа удара – не менее 10 Дж.

Бронепластина должна быть сплошной и однородной по структуре и свойствам, без сварных швов и концентраторов напряжения.

5. Какая термическая обработка применяется при изготовлении пластин из стали для бронежилетов?

Режимы термической обработки зависят от химического состава стали и требуемого комплекса механических свойств.

Основное состояние поставки стального листа для изготовления пластин 4 класса защиты по ДСТУ 8782, а также готовых стальных бронеэлементов – после закалки и низкого отпуска. Бывают и исключения: отдельные марки (например, Armox Advance от компании SSAB) поставляются в закаленном состоянии без отпуска, а некоторые другие после закалки подвергаются среднему отпуску при более высоких температурах.

После выполнения упрочняющей термической обработки пластины запрещено подвергать какому-либо высокотемпературному воздействию, поскольку оно может привести к полной или частичной потере эксплуатационных свойств.

6. Какие марки стали подходят для изготовления бронепластин 4 класса защиты по ДСТУ?

Такие материалы следует разделить на две группы.

Первую представляют стальные листы, уже обладающие требуемым комплексом механических характеристик. Такой прокат разрезают и подвергают гибке, придавая необходимые размеры и форму пластины, после чего они уже готовы к использованию. Среди подобных сталей в первую очередь стоит выделить баллистические марки от ведущих мировых производителей:

  • Swebor Armor 500, Swebor Armor 550, Swebor Armor 560, Swebor Armor 600 шведской компании SWEBOR;
  • Miilux Protection 600, Miilux Protection 500 финской Miilux Oy;
  • Mars 650, Mars 600, Mars 500 бельгийской ArcelorMittal Industeel и другие аналоги.

К этой же группе можно отнести и различные промышленные износостойкие стали, которые также поставляются в закаленном состоянии и обладают близким химическим составом и уровнем свойств (к примеру, некоторые марки из группы Hardox от компании SSAB).

Вторую группу представляют стали, которые поставляются в горячекатаном состоянии и подлежат упрочнению путем термической обработки (закалка с отпуском) на этапе изготовления пластин. Свою эффективность среди таких материалов показали низколегированные марки:

  • 30ХН2МА с химическим составом в соответствии с ГОСТ 4543/ ДСТУ 7806;
  • 30ХГСА с химическим составом в соответствии с ГОСТ 4543/ ДСТУ 7806;
  • 30MnB5 с химическим составом в соответствии с ISO 683-2/ ДСТУ EN 10083-3.

Еще раз обращаю внимание на то, что пластины из всех вышеназванных материалов подлежат оценке баллистической стойкости путем отстрела по методике, оговоренной соответствующим стандартом.

7. Почему нельзя использовать для изготовления пластин «обычные» горячекатаные низкоуглеродистые марки типа Ст3, S235JR, S355JR, 09Г2С?

Такие стали не имеют необходимого комплекса свойств и не смогут сопротивляться воздействию пули в толщинах до 8 мм включительно. Они пластичны и малопрочны.

В свое время австралийские специалисты выполнили эксперимент для оценки возможности проникновения пули 7,62х51 через листовой прокат различных толщин в диапазоне от 10 до 32 мм, который был изготовлен из стали с пределом текучести не менее 350 МПа (аналог S355 и в определенной степени – 09Г2С). Испытания показали 100% пробития всех толщин вплоть до 16 мм и 40% пробития 20-миллиметрового листа. На марках с меньшими прочностными свойствами ситуация, соответственно, еще хуже.

Термическая обработка таких сталей также ничего существенно не изменит – в них попросту нет легирующих элементов в содержании, достаточном для придания необходимого комплекса свойств.

8. Ну а как же сталь 65Г?

Сталь 65Г с советских времен считается каким-то «универсальным решением»: она была в каждом гараже, а умелым подбором режимов термической обработки можно было достичь сочетания свойств в достаточно широком диапазоне. Именно поэтому в течение долгого периода времени представители различных отраслей вместо использования значительно более эффективных решений останавливали свой выбор на том, что есть «в закромах родины». Тем не менее, не стоит забывать о том, что основное целевое применение этой рессорно-пружинной марки – собственно изготовление упругих элементов (рессор, пружин, шайб) и других деталей и инструментов, работающих без значительных ударных нагрузок.

В соответствии с ГОСТ 14959/ ДСТУ 8429 оптимальный комплекс свойств марка 65Г приобретает после закалки и отпуска при 470-480°С. При этом ее предел текучести находится на уровне 785-1000 Н/мм2, временное сопротивление – не менее 980 Н/мм2, относительное удлинение – от 7%. Как видно из данных показателей, для использования в качестве пластин для бронежилетов 4 класса прочность стали после такой термообработки является недостаточной, а пластичность уже находится на пределе допустимого. Если вместо указанных режимов выполнить закалку с низким отпуском, марка 65Г достигнет более высокого уровня прочности и твердости, но станет очень хрупкой ввиду окончательной потери пластичности, что также не обеспечит требуемый уровень пулестойкости.

Отдельно хочу прокомментировать видеоролики о производстве пластин для бронежилетов путем сварки бывших в употреблении рессор из стали 65Г, которые активно продвигают разные «кулибины» в интернете. Помимо вышеуказанных особенностей механических характеристик этой марки, данные «поделки» обладают непредсказуемыми свойствами в зонах сварных швов и зонах термического влияния, что превращает пластину не в элемент средства защиты, а тяжелый металлолом, опасный для жизни его носящего.

Будьте ответственны при изготовлении средств индивидуальной бронезащиты! Применяйте только подходящие материалы и проверяйте качество готовых пластин в соответствии с требованиями стандартов. Помните, что от надежности вашей продукции зависят жизни наших защитников!

Мы рады, что вы заинтересовались информацией из нашего блога. И даем согласие на использование материалов для учебных целей или для личного пользования. Однако предупреждаем, что копирование информации для публичного распространения – это нарушения авторского права и других прав интеллектуальной собственности, согласно Бернской конвенции и Закона Украины об авторском праве №3792-XII.