日前，美國(guó)“陸軍技術(shù)”網(wǎng)站發(fā)表了貝勒奈西？貝克的文章：Super bainite steel – perfection in impenetrability。文章中稱，英國(guó)國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、劍橋大學(xué)的研究人員通過(guò)控制溫度使普通鋼鐵變成了堅(jiān)不可摧的超級(jí)貝氏體鋼，而且生產(chǎn)成本低廉，所生產(chǎn)的超級(jí)貝氏體鋼具有極強(qiáng)的彈道防御能力，是制造裝甲的最佳材料。文章詳細(xì)介紹了超級(jí)貝氏體鋼的研究進(jìn)展。
 

    超級(jí)貝氏體鋼被融入裝甲戰(zhàn)斗車輛的貼花裝甲，例如，英國(guó)陸軍“獵狐犬”裝甲車。

    Super bainite steel – perfection in impenetrability文章編譯如下：

    雖然陶瓷、智能材料和累積制造已經(jīng)占據(jù)了最近軍事材料創(chuàng)新的頭條，但是金屬合金一直在悄然演變，提供了前所未有的新的防護(hù)性能。合金鋼的一種新形式稱為“超級(jí)貝氏體”（super bainite），塔塔鋼鐵公司已經(jīng)獲得授權(quán)在其車輛開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中使用它，而且有小孔的合金鋼彈道防護(hù)性能更好。

    超級(jí)貝氏體聽(tīng)起來(lái)象是來(lái)自一本漫畫(huà)書(shū)，確實(shí)，鑒于其強(qiáng)度和裝甲屬性，“金剛狼”（Wolverine）可能也要考慮升級(jí)其增強(qiáng)型埃德曼合金（Adamantium）骨骼和爪子。因?yàn)榧词故墙饎偫且矔?huì)對(duì)采用超級(jí)貝氏體裝甲的坦克三思而后行，所以超級(jí)貝氏體裝甲為裝甲車輛提供了一種新型、超強(qiáng)、負(fù)擔(dān)得起的彈道防護(hù)。

    在其超強(qiáng)的繼任者到來(lái)之前，普通的貝氏體相鋼的命名來(lái)自美國(guó)化學(xué)家埃德加？C?貝恩（Edgar C. Bain），他與E?S?達(dá)文波特（E. S. Davenport）于20世紀(jì)20年代第一次描述了這種不同于他們熟識(shí)的組織的新組織。無(wú)需過(guò)深地研究材料科學(xué)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，具體工藝如下：鋼鐵先被加熱到1000攝氏度，然后冷卻至250℃和500℃之間，保持一段時(shí)間后，再冷卻至室溫。

    貝氏體歷來(lái)被用于制造槍管，制造時(shí)鋼的槍管需要在高溫鹽浴爐中淬火。這使得它很堅(jiān)硬，但不適合于裝甲，因?yàn)槠湓紶顟B(tài)的碳化物以及其中的鐵晶體尺寸，使其變脆，容易開(kāi)裂。

    通過(guò)熱處理獲得強(qiáng)度

    當(dāng)劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的研究人員著手為國(guó)防部的國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（DSTL）開(kāi)發(fā)新的鋼合金軍事用途時(shí)，他們認(rèn)為，如果貝氏體的脆性可以降低，其硬度將使其成為理想的出發(fā)點(diǎn)。與國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一起工作的彼得？布朗（Peter Brown）教授、哈利？帕迪霞 （Harry Bhadeshia）教授、弗朗西斯卡？瓦列羅（Francisca Caballero）博士在劍橋大學(xué)的材料科學(xué)與冶金系（Department of Materials Science and Metallurgy）開(kāi)始模仿貝氏體如何對(duì)于不同的生產(chǎn)條件作出反應(yīng)。

    他們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)應(yīng)用一種被稱為等溫淬火熱處理工藝，保持鋼在200℃左右?guī)滋鞎r(shí)間，他們將冶煉出超硬且堅(jiān)固的鋼，而且無(wú)需添加昂貴的合金金屬。然而，這種漫長(zhǎng)的過(guò)程將使其不適合大批量生產(chǎn)，而且不夠經(jīng)濟(jì)，于是將熱處理溫度提高到250℃，從而將冶煉時(shí)間縮短到了8小時(shí)。

    超級(jí)貝氏體鋼——或超級(jí)貝氏體——冶煉過(guò)程產(chǎn)生的鋼晶體僅有那些標(biāo)準(zhǔn)鋼晶體尺寸的十分之一，這使得它更加堅(jiān)固。通過(guò)精心調(diào)整錳、硅、鉻和鉬等合金元素的數(shù)量，碳化物的水平可以降低，使得它不易發(fā)生龜裂。

    新的衍生物被發(fā)現(xiàn)具有約2.5千兆帕的拉伸強(qiáng)度，比在軍事應(yīng)用中所用的類似金屬都強(qiáng)得多，它通過(guò)變形吸收了大量的能量，使彈丸無(wú)法射入。

    此外，在國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的波頓科學(xué)園的研究發(fā)現(xiàn)，如果材料表面具有排列有序的小孔或者窄槽花紋，與整塊鋼板相比，其彈道防護(hù)性能會(huì)加倍。雖然這聽(tīng)起來(lái)違反直覺(jué)，但是裝甲上的孔不應(yīng)該簡(jiǎn)單看作孔，而應(yīng)該看作邊緣，子彈打到邊緣時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)向，從銳利射彈轉(zhuǎn)變?yōu)殁g彈，從而更易于攔截在波頓科學(xué)園的靶場(chǎng)，它的性能在彈道測(cè)試中得到了證實(shí)。

    塔塔鋼鐵公司和“全身盾”商標(biāo)

    2011年，國(guó)防部與塔塔鋼鐵公司簽署了許可協(xié)議，授權(quán)其塔爾波特港工廠制造超級(jí)貝氏體，用作船體或炮塔裝甲車輛的輕量級(jí)貼花裝甲。這筆交易通過(guò)國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的犁鏵（Ploughshare）創(chuàng)新子公司獲得了便利，該公司負(fù)責(zé)管理國(guó)防科技實(shí)驗(yàn)室知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商業(yè)授權(quán)。

    塔塔公司稱，推向市場(chǎng)時(shí)，超級(jí)貝氏體的注冊(cè)商標(biāo)為“全身盾”（Pavise），將其融入裝甲系統(tǒng)后，其穿孔打擊面使裝甲的彈道防護(hù)效率提高了2.5倍。這意味著，當(dāng)它裝配到裝甲戰(zhàn)斗車輛時(shí)，將能夠承受原車輛裝甲不能夠承受的武器打擊。塔塔公司將其加工成4毫米和10毫米厚的標(biāo)準(zhǔn)金屬板來(lái)出售，不同的組合提供了北約標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議L2級(jí)到L4級(jí)的防護(hù)。它可以激光繪圖并且很容易使涂料粘附，因此它可以被涂上與自身車輛相匹配的顏色。

    不像一些競(jìng)爭(zhēng)者有著復(fù)雜制造工藝的裝甲材料，需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)籌備，“全身盾”被以塔塔公司其他鋼鐵產(chǎn)品類似的方式來(lái)制造，因此它可以根據(jù)需求靈活生產(chǎn)，當(dāng)需要時(shí)可以加快生產(chǎn)速度。

    2011年年末，超級(jí)貝氏體作為新的裝甲解決方案首次亮相于在倫敦舉行的國(guó)防安全及設(shè)備國(guó)際展覽會(huì)。在展會(huì)中，當(dāng)時(shí)英國(guó)國(guó)防部負(fù)責(zé)國(guó)防設(shè)備、支持和技術(shù)的裝備部長(zhǎng)彼得？勒夫（Peter Luff）說(shuō)：“這種尖端的英國(guó)發(fā)明和制造協(xié)議意味著英國(guó)現(xiàn)在有高性能裝甲鋼來(lái)滿足自身的需求。超級(jí)貝氏體不但能夠用于軍事領(lǐng)域，而且能夠用于民用領(lǐng)域，這為塔塔鋼鐵公司提供了重要的出口機(jī)會(huì)。”

    然而，像所有的超級(jí)英雄一樣，它也有一個(gè)與生俱來(lái)的弱點(diǎn)——它是如此堅(jiān)固以至于目前不能進(jìn)行焊接，所以它不能被制作成大型構(gòu)件，例如，不能建造一輛裝甲車。

    民用領(lǐng)域

    雖然塔塔鋼鐵公司與國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和劍橋大學(xué)的研究人員的研發(fā)過(guò)程是獨(dú)一無(wú)二的，但其他廠家也生產(chǎn)出他們自己的貝氏體高強(qiáng)度鋼版本——僅歐洲每年的銷售量就高達(dá)400,000噸。對(duì)于這樣的高彈性、輕質(zhì)材料，軍事上的應(yīng)用是顯而易見(jiàn)的，但是民用領(lǐng)域也存在一些潛在的用途。

    超級(jí)貝氏體可以在汽車制造時(shí)增加防滾架的剛度，同時(shí)減輕其重量，以及增加土木工程項(xiàng)目的強(qiáng)度，甚至保護(hù)未來(lái)航天器免受軌道碎片的沖擊。高碳鋼也可用于手動(dòng)工具、彈簧和軸承。

    研究人員和塔塔鋼鐵公司都不愿意對(duì)超級(jí)貝氏體，或超級(jí)貝氏體的變身——“全身盾”發(fā)表評(píng)論，因?yàn)闆](méi)有宣傳計(jì)劃，所以任何新的進(jìn)展暫時(shí)仍處于保密狀態(tài)。然而，盡管新材料可能會(huì)超越傳統(tǒng)金屬搶占優(yōu)勢(shì)，但是陶瓷和智能材料之類的材料應(yīng)該為應(yīng)對(duì)超級(jí)貝氏體的持續(xù)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

責(zé)任編輯：李玲珊

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