很多人認為二戰戰列艦裝甲是可以大規模生產的普通鋼材。實際上戰列艦裝甲的生產技術非常複雜,成本昂貴且不能大量生產。當時的戰列艦裝甲在技術上要遠遠超過可以批次生產的坦克裝甲。可以說每塊戰列艦裝甲都是精心打造的高效能產品。
戰列艦裝甲相比19世紀中期出現的普通鋼裝甲技術上經歷了3次突破。艦用裝甲鋼的第一個重大突破,是鎳鋼的出現。1889年時,法國的施耐德公司在鋼甲中加入了4%的鎳,使得鋼材的強度和韌性都得到了有效提升。
緊接著的第二個重大突破,與前兩個重大突破不同,並不是在合金成分上的改進,而是在鋼材處理方式上的創新。美華人哈維在1890年時發明了一種在鎳鋼裝甲的表面進行滲碳處理的方法,使得其表層的碳含量得到大幅提升。在經過滲碳和熱處理之後,這種裝甲的抗彈效能得到了大幅提升。
艦用裝甲材質的最後一個重大突破,是由德國的克虜伯公司完成的。在鎳鋼中加入鉻,能使得裝甲的硬度得到明顯提升,然而在19世紀末期時,量產鎳鉻鋼裝甲在技術上存在著較大的難度。克虜伯公司是第一個成功掌握了量產鎳鉻鋼所需技術的企業,這種含鎳量在3.5-4%,含鉻量在1.5-2%的合金鋼,成為了以後數十年中各種裝甲鋼的標準基材。與此同時,克虜伯公司在這種效能更強的鋼材的基礎上,結合了經改進的滲碳工序和熱處理技術,製造出了著名的克虜伯滲碳硬化裝甲。從19世紀末期至戰列艦退出歷史舞臺,克虜伯滲碳硬化裝甲、以及以其為基礎發展出來的各型滲碳硬化裝甲,佔據了幾乎所有的大厚度裝甲鋼市場。不過日本的VH裝甲則採用了裝甲表面熱處理的方法提升效能,大大降低了裝甲的造價和製造時間且依然有優良的效能。一戰德國巴伐利亞級戰列艦的裝甲就是克虜伯滲碳硬化裝甲
克虜伯滲碳硬化裝甲相比之前的裝甲效能有了極大的提升。根據英國海軍於1915年釋出的炮術手冊: 在面對無被帽穿甲彈時,15英寸的鍛鐵=12英寸的鋼面鐵甲=12英寸的鋼甲=7.5英寸的哈維硬化裝甲=5.75英寸的克虜伯硬化裝甲。
製造一塊滲碳裝甲需要經過非常複雜的工序。
以下是英國檔案中記錄的滲透硬化裝甲的硬化方式:
1)透過鍛壓和軋製,將鋼錠加工成厚度略大於成品裝甲板厚度的鋼板。
2)對裝甲板的表面進行精加工,為滲碳工序做好準備。
3)將裝甲板兩兩相對放置在加熱爐中,並將滲碳劑鋪在兩塊裝甲板之間,隨後緩慢地(2-3天)加熱到滲碳所需的溫度(900-950攝氏度),隨後保持這個溫度2-3周時間。成品裝甲板上的滲碳層厚度,便取決於滲碳工序時所採用的溫度與時間。滲碳劑通常是木炭或骨灰,但也可採用液化石油氣、照明氣等碳氫化合物氣體來代替固體滲碳劑。
4)完成滲碳工序後,將裝甲板保留在加熱爐中慢慢冷卻,隨後再對其施以油淬處理。
5)對裝甲板進行軟化處理,為尺寸加工做好準備,隨後將其加工至成品尺寸,並完成鑽孔(成品裝甲板是透過螺栓固定的,需要在製造時預留好安裝孔)。
6)對裝甲板進行加熱,隨後在裝甲板正反兩面噴水,進行硬化處理(對於14英寸裝甲板來說,這個工序需耗費3小時時間和5000噸以上的水)。
可見戰列艦裝甲並不是人們想象中的那樣可以大批次建造,製造每一塊硬化裝甲都要耗費大半個月的時間。實際上所有戰列艦都要在裝甲鋼上付出不小的建造成本,由於一艘戰列艦需要使用幾萬噸的裝甲鋼,再加上昂貴的火炮系統,戰列艦的造價甚至不亞於航空母艦。大和級的造價達到了翔鶴級的1.5倍,可以說是非常昂貴了(不過航母沒算飛機的費用)
硬度方面,二戰戰列艦的表面滲碳硬化裝甲的硬化層硬度可以達到BHN600(英國的CA裝甲,用於喬治英文五世級上,是二戰最好的戰列艦裝甲之一),美國的Class A裝甲由於硬化層的厚度更大且硬化更加充分硬度甚至可以達到BHN650。不過美國的Class A裝甲由於硬化層過厚(甚至可以接近50%),韌性下降比較容易崩碎,大厚度下實際效果沒有英國的CA好(其實差不了多少,最多是10%的差距)。而日本的VH裝甲並沒有採用滲碳硬化的方式,而是靠熱處理的方式增加表面的硬度,雖然硬度相比滲碳硬化裝甲有所降低(戰後測試的最高結果為BHN575),不過因為韌性優良實際效果不會比滲碳裝甲差。英國曾經測試了一塊15英寸厚度的裝甲,效能達到了英國CA的113%,堪稱最強戰列艦裝甲,超過了CA裝甲的最高水平。而德國的KC/NA裝甲在各個方面的表現都不如英國的CA裝甲(這玩意過分硬化了,硬度可以達到BHN675,不過韌性有所犧牲)。英國戰後測試的一塊日本VH裝甲效能達到了英國CA裝甲的113%,遠強於德國的KC/NA裝甲(這塊裝甲的測試檔案可以在英國的檔案館找到)
而二戰時坦克的裝甲硬度就比較一般了。由於要考慮大量生產,坦克裝甲無法像戰列艦裝甲那樣精工製造,自然效能上就沒那麼優秀。蘇聯坦克裝甲的硬度在BHN350到BHN400之間,遠沒有采用滲碳硬化裝甲的戰列艦裝甲高。t34坦克的正面裝甲硬度就在BHN350左右
現代的坦克裝甲已經不在追求硬度了。尾翼穩定脫殼穿甲彈的穿甲機制跟被二戰的被冒穿甲彈有很大的不同(實際上二者的效能差了十萬八千里),單單追求大硬度的思路已經到了窮途末路的地步。破甲彈的穿深也跟裝甲鋼的硬度沒有多大的關係。為了抵擋尾翼穩定脫殼穿甲彈和破甲彈,現在的主戰坦克基本上採用複合裝甲和爆炸式反應裝甲結合的方式來增強防護。M1坦克採用的HY120系列裝甲的硬度只有BHN350,俄羅斯的t90和t14採用的裝甲的硬度也只有BHN390。所以二戰戰列艦的表面硬化裝甲硬度實際上是大大超過現代主戰坦克的裝甲鋼的。M1坦克的鋼裝甲硬度也只有BHN350
有些人可能要問現代坦克的裝甲鋼硬度為什麼對比二戰坦克並沒有什麼提升。實際上現代坦克的裝甲鋼提升的是屈服強度、抗拉伸強度這類的效能。HY120的屈服強度可以超過800兆帕,而二戰同類鋼材的屈服強度只有300兆帕左右。由於這些效能的顯著提升,現代坦克的裝甲鋼對於二戰坦克還是優勢明顯。
真正追求高硬度裝甲的其實是那些步兵戰車和輪式裝甲車,尤其是輕裝甲的輪式裝甲車可以透過使用高硬度裝甲顯著提升防彈效能。輪式裝甲車的裝甲主要用來對付步槍和機槍的子彈,高硬度裝甲可以輕鬆磕碎普通銅背甲鉛芯子彈,即使使用較薄厚度的裝甲也不會犧牲效能。一般的輪式裝甲車都採用了超高硬度裝甲,硬度可以達到BHN710,甚至可以接近BHN800,硬度顯著強於戰列艦裝甲。不過隨著可以使用步槍和機炮發射的鎢芯脫殼穿甲彈的出現,高硬度鋼裝甲也已經開始力不從心了。為了提升防護能力,很多裝甲車都採用了附加陶瓷裝甲的措施。很多輪式裝甲車因為只要求對抗子彈的攻擊而採用了超高硬度裝甲
總的來說現代坦克鋼裝甲的硬度並不如二戰戰列艦的滲碳硬化裝甲。只有輪式裝甲車使用的超高硬度裝甲硬度才超過了滲碳硬化裝甲。
很多人認為二戰戰列艦裝甲是可以大規模生產的普通鋼材。實際上戰列艦裝甲的生產技術非常複雜,成本昂貴且不能大量生產。當時的戰列艦裝甲在技術上要遠遠超過可以批次生產的坦克裝甲。可以說每塊戰列艦裝甲都是精心打造的高效能產品。
戰列艦裝甲相比19世紀中期出現的普通鋼裝甲技術上經歷了3次突破。艦用裝甲鋼的第一個重大突破,是鎳鋼的出現。1889年時,法國的施耐德公司在鋼甲中加入了4%的鎳,使得鋼材的強度和韌性都得到了有效提升。
緊接著的第二個重大突破,與前兩個重大突破不同,並不是在合金成分上的改進,而是在鋼材處理方式上的創新。美華人哈維在1890年時發明了一種在鎳鋼裝甲的表面進行滲碳處理的方法,使得其表層的碳含量得到大幅提升。在經過滲碳和熱處理之後,這種裝甲的抗彈效能得到了大幅提升。
艦用裝甲材質的最後一個重大突破,是由德國的克虜伯公司完成的。在鎳鋼中加入鉻,能使得裝甲的硬度得到明顯提升,然而在19世紀末期時,量產鎳鉻鋼裝甲在技術上存在著較大的難度。克虜伯公司是第一個成功掌握了量產鎳鉻鋼所需技術的企業,這種含鎳量在3.5-4%,含鉻量在1.5-2%的合金鋼,成為了以後數十年中各種裝甲鋼的標準基材。與此同時,克虜伯公司在這種效能更強的鋼材的基礎上,結合了經改進的滲碳工序和熱處理技術,製造出了著名的克虜伯滲碳硬化裝甲。從19世紀末期至戰列艦退出歷史舞臺,克虜伯滲碳硬化裝甲、以及以其為基礎發展出來的各型滲碳硬化裝甲,佔據了幾乎所有的大厚度裝甲鋼市場。不過日本的VH裝甲則採用了裝甲表面熱處理的方法提升效能,大大降低了裝甲的造價和製造時間且依然有優良的效能。一戰德國巴伐利亞級戰列艦的裝甲就是克虜伯滲碳硬化裝甲
克虜伯滲碳硬化裝甲相比之前的裝甲效能有了極大的提升。根據英國海軍於1915年釋出的炮術手冊: 在面對無被帽穿甲彈時,15英寸的鍛鐵=12英寸的鋼面鐵甲=12英寸的鋼甲=7.5英寸的哈維硬化裝甲=5.75英寸的克虜伯硬化裝甲。
製造一塊滲碳裝甲需要經過非常複雜的工序。
以下是英國檔案中記錄的滲透硬化裝甲的硬化方式:
1)透過鍛壓和軋製,將鋼錠加工成厚度略大於成品裝甲板厚度的鋼板。
2)對裝甲板的表面進行精加工,為滲碳工序做好準備。
3)將裝甲板兩兩相對放置在加熱爐中,並將滲碳劑鋪在兩塊裝甲板之間,隨後緩慢地(2-3天)加熱到滲碳所需的溫度(900-950攝氏度),隨後保持這個溫度2-3周時間。成品裝甲板上的滲碳層厚度,便取決於滲碳工序時所採用的溫度與時間。滲碳劑通常是木炭或骨灰,但也可採用液化石油氣、照明氣等碳氫化合物氣體來代替固體滲碳劑。
4)完成滲碳工序後,將裝甲板保留在加熱爐中慢慢冷卻,隨後再對其施以油淬處理。
5)對裝甲板進行軟化處理,為尺寸加工做好準備,隨後將其加工至成品尺寸,並完成鑽孔(成品裝甲板是透過螺栓固定的,需要在製造時預留好安裝孔)。
6)對裝甲板進行加熱,隨後在裝甲板正反兩面噴水,進行硬化處理(對於14英寸裝甲板來說,這個工序需耗費3小時時間和5000噸以上的水)。
可見戰列艦裝甲並不是人們想象中的那樣可以大批次建造,製造每一塊硬化裝甲都要耗費大半個月的時間。實際上所有戰列艦都要在裝甲鋼上付出不小的建造成本,由於一艘戰列艦需要使用幾萬噸的裝甲鋼,再加上昂貴的火炮系統,戰列艦的造價甚至不亞於航空母艦。大和級的造價達到了翔鶴級的1.5倍,可以說是非常昂貴了(不過航母沒算飛機的費用)
硬度方面,二戰戰列艦的表面滲碳硬化裝甲的硬化層硬度可以達到BHN600(英國的CA裝甲,用於喬治英文五世級上,是二戰最好的戰列艦裝甲之一),美國的Class A裝甲由於硬化層的厚度更大且硬化更加充分硬度甚至可以達到BHN650。不過美國的Class A裝甲由於硬化層過厚(甚至可以接近50%),韌性下降比較容易崩碎,大厚度下實際效果沒有英國的CA好(其實差不了多少,最多是10%的差距)。而日本的VH裝甲並沒有採用滲碳硬化的方式,而是靠熱處理的方式增加表面的硬度,雖然硬度相比滲碳硬化裝甲有所降低(戰後測試的最高結果為BHN575),不過因為韌性優良實際效果不會比滲碳裝甲差。英國曾經測試了一塊15英寸厚度的裝甲,效能達到了英國CA的113%,堪稱最強戰列艦裝甲,超過了CA裝甲的最高水平。而德國的KC/NA裝甲在各個方面的表現都不如英國的CA裝甲(這玩意過分硬化了,硬度可以達到BHN675,不過韌性有所犧牲)。英國戰後測試的一塊日本VH裝甲效能達到了英國CA裝甲的113%,遠強於德國的KC/NA裝甲(這塊裝甲的測試檔案可以在英國的檔案館找到)
而二戰時坦克的裝甲硬度就比較一般了。由於要考慮大量生產,坦克裝甲無法像戰列艦裝甲那樣精工製造,自然效能上就沒那麼優秀。蘇聯坦克裝甲的硬度在BHN350到BHN400之間,遠沒有采用滲碳硬化裝甲的戰列艦裝甲高。t34坦克的正面裝甲硬度就在BHN350左右
現代的坦克裝甲已經不在追求硬度了。尾翼穩定脫殼穿甲彈的穿甲機制跟被二戰的被冒穿甲彈有很大的不同(實際上二者的效能差了十萬八千里),單單追求大硬度的思路已經到了窮途末路的地步。破甲彈的穿深也跟裝甲鋼的硬度沒有多大的關係。為了抵擋尾翼穩定脫殼穿甲彈和破甲彈,現在的主戰坦克基本上採用複合裝甲和爆炸式反應裝甲結合的方式來增強防護。M1坦克採用的HY120系列裝甲的硬度只有BHN350,俄羅斯的t90和t14採用的裝甲的硬度也只有BHN390。所以二戰戰列艦的表面硬化裝甲硬度實際上是大大超過現代主戰坦克的裝甲鋼的。M1坦克的鋼裝甲硬度也只有BHN350
有些人可能要問現代坦克的裝甲鋼硬度為什麼對比二戰坦克並沒有什麼提升。實際上現代坦克的裝甲鋼提升的是屈服強度、抗拉伸強度這類的效能。HY120的屈服強度可以超過800兆帕,而二戰同類鋼材的屈服強度只有300兆帕左右。由於這些效能的顯著提升,現代坦克的裝甲鋼對於二戰坦克還是優勢明顯。
真正追求高硬度裝甲的其實是那些步兵戰車和輪式裝甲車,尤其是輕裝甲的輪式裝甲車可以透過使用高硬度裝甲顯著提升防彈效能。輪式裝甲車的裝甲主要用來對付步槍和機槍的子彈,高硬度裝甲可以輕鬆磕碎普通銅背甲鉛芯子彈,即使使用較薄厚度的裝甲也不會犧牲效能。一般的輪式裝甲車都採用了超高硬度裝甲,硬度可以達到BHN710,甚至可以接近BHN800,硬度顯著強於戰列艦裝甲。不過隨著可以使用步槍和機炮發射的鎢芯脫殼穿甲彈的出現,高硬度鋼裝甲也已經開始力不從心了。為了提升防護能力,很多裝甲車都採用了附加陶瓷裝甲的措施。很多輪式裝甲車因為只要求對抗子彈的攻擊而採用了超高硬度裝甲
總的來說現代坦克鋼裝甲的硬度並不如二戰戰列艦的滲碳硬化裝甲。只有輪式裝甲車使用的超高硬度裝甲硬度才超過了滲碳硬化裝甲。