何星, 胡春东, 王子萌, 陈越伟, 韦习成, 李峻松, 董瀚

(1.上海大学 材料科学与工程学院， 上海 200444；2. 南京大驰科技有限公司， 江苏 南京 210007；3.中国兵器工业第208研究所， 北京 102202)

0 引言

身管是机枪、火炮等常规武器的关键部件，其寿命偏低是制约我国身管武器发展的瓶颈。射击时，在热、化学和机械综合作用下，枪管內膛表面发生损伤，改变高速运动弹头内弹道过程运动状态，导致弹头初速下降、射程减小和精度降低[1-5]。12.7 mm口径机枪在120发射弹后，枪管内表面温度最高可达827 ℃[6]；作用于內膛表面的热弹复合应力有可能超过枪管材料静态或准静态屈服强度甚至抗拉强度。在高温、高压作用下，枪管内表面遭受到的火药气体侵蚀速率大幅度增加[7-9]。在此复杂环境下，枪管材料需具有优异耐高温性能。前期研究表明，高温强度越高，寿命越长[10]。

高温强度获得，可借鉴工具钢、热作模具钢等二次硬化钢的强化方式。二次硬化钢高温强度主要通过大量碳化物(M2C/MC)弥散析出实现，然而碳化物大量析出导致韧性恶化。韧性偏低增加枪管炸膛风险，故此，二次硬化钢韧化是枪管钢发展的重要方向。

影响二次硬化钢韧性的主要因素之一是碳化物的形态和分布。在淬火时，大尺寸未溶碳化物，易于裂纹形核与扩展，对韧性产生不利影响[9-10]。回火过程中，M3C形态分布、溶解及其向其他类型碳化物转化过程，都对韧性产生重要影响。M3C为其他类型碳化物形核和长大提供碳源[11-12]，如M2C、MC、M7C3、M23C6等，M2C是富Mo/W相，MC是富V/Nb相，M7C3和M23C6是富Cr相，因此，在这类钢中，碳化物形成元素Mo、Ti、W、Cr、V、Nb等比例不同，造成生产碳化物的比例、成分、形貌、分布、尺寸亦会有所不同[13-14]。……