ADM 281/32 VH装甲与CA装甲的性能对比

seven_nana

ADM 281/32 VH装甲与CA装甲的性能对比

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原始文件的版权性质为英国皇家版权(Crown copyright)

本文翻译自英国海军的官方报告。

黑色字体部分为原文的翻译，红色字体部分为我添加的注释。

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简介

根据有关日本装甲的报告，自1937年起，日本海军用一种名为维克斯硬化的装甲（Vickers Hardened，简称VH）取代了原先的维克斯渗碳装甲（Vickers Cemented，简称VC）。我方与负责评估日本战争资源的美方机构达成了（资源共享）协议，并于1947年时收到了一批装甲。我们对这些装甲进行了实验室检验及弹道测试。

在1947年5月，我们对600磅厚度的编号No.3109的日本非渗碳硬化装甲进行了弹道测试，在30度入射角下面对英国15英寸被帽穿甲弹时，这块日本装甲的穿孔（Penetration）极限与穿透（Perforation）极限均要高于600磅厚度的英国渗碳硬化装甲。

相比渗碳硬化法，使用非渗碳硬化法制造装甲所需的时间更短，也无需消耗燃料和渗碳剂，且日本非渗碳硬化装甲还获得了比英国渗碳硬化装甲更好的弹道性能。有鉴于此，装甲技术委员会决定依照编号No.3109的日本装甲的规格制造两块480磅厚度的装甲，其化学成分、机械性能、以及硬化深度比例均与参照样本大致相当。这两块装甲分别由比尔德莫（Beardmore）和英国钢铁（English Steel）生产，编号分别为No.8584和No.4290。我们将这两块装甲与渗碳硬化装甲进行了对比测试。

注释：在英国海军的术语中，Face Hardened Armour这个词指的就是日本VH装甲等采用非渗碳硬化法制造的表面硬化装甲，而采用渗碳硬化法制造的装甲则称为Cemented Armour，即CA装甲，至于均质装甲则称为Non-Cemented Armour，即NCA装甲。

弹道测试结果

600磅厚度的装甲的测试结果

非渗碳硬化装甲，面对以30度角入射的15英寸Mark XVII B型穿甲弹：

装甲编号	穿孔极限	穿透极限
日本装甲，编号No.3109	1740英尺/秒	1800英尺/秒

渗碳硬化装甲，面对以30度角入射的15英寸Mark XVII B型穿甲弹：

装甲编号	穿孔极限	穿透极限
弗斯-布朗（Firth-Brown），编号No.4351	1628英尺/秒	-
弗斯-布朗（Firth-Brown），编号No.4352	1633英尺/秒	-
比尔德莫（Beardmore），编号No.5259	1582英尺/秒	1620英尺/秒
比尔德莫（Beardmore），编号No.4874	1548英尺/秒	1572英尺/秒
英国钢铁（English Steel），编号No.8132	1619英尺/秒	1639英尺/秒
英国钢铁（English Steel），编号No.8133	>1600英尺/秒	-

日本装甲为非渗碳硬化法制成（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.5%），英国装甲为渗碳硬化法制成（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.3%）。

480磅厚度的装甲的测试结果

非渗碳硬化装甲，面对以30度角入射的15英寸Mark XVII B型被帽穿甲弹：

装甲编号	穿孔极限	穿透极限	备注
比尔德莫（Beardmore），编号No.8584	<1370英尺/秒	1500英尺/秒	镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.5%，硬化层深度3.1英寸
英国钢铁（English Steel），编号No.4290	1380英尺/秒	1475英尺/秒	镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.47%，硬化层深度2.65英寸

渗碳硬化装甲，面对以30度角入射的15英寸Mark XVII B型被帽穿甲弹：

装甲编号	穿孔极限	穿透极限	备注
英国钢铁（English Steel），编号No.9793	1329英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.4%、碳含量0.3%，硬化层深度3英寸-3.375英寸
比尔德莫（Beardmore），编号No.1148	1410英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.46%、碳含量0.3%，硬化层深度3.5英寸
比尔德莫（Beardmore），编号No.4399	1267英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.43%，硬化层深度4英寸，化学成分与日本装甲较为接近
比尔德莫（Beardmore），编号No.1646	1340英尺/秒	1356英尺/秒	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.36%、碳含量0.3%，硬化层深度3.5英寸
比尔德莫（Beardmore），编号No.9889	>1310英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.1%、碳含量0.38%，硬化层深度4.75英寸
弗斯-布朗（Firth-Brown），编号No.6039	>1385英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.43%、碳含量0.3%，硬化层深度3.5英寸
英国钢铁（English Steel），编号No.3600	>1337英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.4%、碳含量0.3%，硬化层深度3英寸
比尔德莫（Beardmore），编号No.8250	1230英尺/秒	-	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.4%、碳含量0.3%，硬化层深度3.5英寸

渗碳硬化装甲，面对以30度角入射的15英寸Mark XIII A型被帽穿甲弹：

装甲编号	穿孔极限	穿透极限	备注
比尔德莫（Beardmore），编号No.5026	1360英尺/秒	1450英尺/秒	镍含量4%、铬含量2%、钼含量0.4%、碳含量0.3%，硬化层深度3英寸

化学成分与机械性能

化学成分

装甲编号	碳	硅	硫	磷	锰	镍	铬	钼	钒
日本装甲，编号No.3109	0.48%	0.17%	0.036%	0.021%	0.36%	3.88%	1.86%	0.04%	-
比尔德莫（Beardmore），编号No.8584	0.50%	0.24%	0.029%	0.028%	0.47%	3.86%	1.98%	0.07%	0.07%
英国钢铁（English Steel），编号No.4290	0.47%	0.14%	0.028%	0.025%	0.37%	4.07%	2.11%	0.04%	-

机械性能

装甲编号	测试位置	屈服点（长吨/平方英寸）	抗拉强度（长吨/平方英寸）	伸长率	断面收缩率	悬臂梁冲击强度（英尺-磅）
日本装甲，编号No.3109	装甲板顶部-纵向	34.0	48.0	27.5%	63.7%	-
	装甲板顶部-横向	35.0	47.0	27.5%	61.5%	-
	装甲板底部-纵向	-	-	-	-	-
	装甲板底部-横向	-	-	-	-	-
比尔德莫（Beardmore），编号No.8584	装甲板顶部-纵向	38.0	49.0	28.0%	65.8%	-
	装甲板顶部-横向	34.0	49.0	26.0%	54.8%	-
	装甲板底部-纵向	25.0	48.5	28.0%	63.7%	-
	装甲板底部-横向	35.0	49.5	26.0%	54.8%	-
英国钢铁（English  Steel），编号No.4290	装甲板顶部-纵向	35.0	49.0	30.0%	65.8%	72 - 71
	装甲板顶部-横向	34.0	48.5	29.0%	63.6%	68 - 68
	装甲板底部-纵向	34.0	49.0	29.0%	63.6%	71 - 66
	装甲板底部-横向	33.0	49.0	30.0%	62.6%	71 - 69

硬化部分特性

装甲编号	测试位置	硬化层深度（以BHN 300为界限）	表面硬度
日本装甲，编号No.3109	装甲板顶部	4.1英寸（27.3%）	BHN 575
	装甲板底部	4.1英寸（27.3%）	BHN 575
比尔德莫（Beardmore），编号No.8584	装甲板顶部	3.1英寸（26.0%）	BHN 500
	装甲板底部	3.1英寸（26.0%）	BHN 515
英国钢铁（English  Steel），编号No.4290	装甲板顶部	2.8英寸（23.3%）	BHN 480
	装甲板底部	2.5英寸（20.8%）	BHN 480

编号No.8584与No.4290的两块英国装甲的表面硬度不如编号No.3109的日本装甲，英国钢铁制造的那块装甲的硬化层深度也未能达标，其他机械性能及化学成分则基本一致。

硬度梯度曲线显示，日本装甲的表面硬度更高，且硬度的变化曲线也更为陡峭。

在热处理方面，日本装甲与英国装甲间并不存在显著的差异。

测试结果分析

A）600磅厚度的日本非渗碳硬化装甲与同厚度英国渗碳硬化装甲的对比结果：日本装甲的穿孔极限要比英国装甲中的最佳样本高100英尺/秒左右。尽管我们没有每一块英国装甲的穿透极限数据，但从已有的几组数据来看，显然是日本装甲的穿透极限更高。

B）480磅厚度的英国非渗碳硬化装甲与同厚度英国渗碳硬化装甲的对比结果：供货抽样测试时测试的480磅厚度的英国渗碳硬化装甲，其穿孔极限在1230英尺/秒至1410英尺/秒之间，验收测试时的穿孔极限标准值则为1320英尺/秒。而编号No.8584与No.4290的两块英国装甲，穿孔极限分别为1370英尺/秒与1380英尺/秒，接近英国渗碳装甲中的最佳样本，穿透极限则分别比英国渗碳装甲中的最佳样本高50英尺/秒与25英尺/秒。

结论

面对以30度角入射的英国15英寸被帽穿甲弹时：

A）由平炉炼钢法制成的480磅厚度的英国非渗碳硬化装甲（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.5%），其弹道性能要略优于由平炉炼钢法制成的480磅厚度的英国渗碳硬化装甲（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.3%）。

B）由平炉炼钢法制成的600磅厚度的日本非渗碳硬化装甲（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.5%），其弹道性能要优于由平炉炼钢法制成的600磅厚度的英国渗碳硬化装甲（镍含量4%、铬含量2%、碳含量0.3%）。

注释：本文共有7个附录，其中附录1至附录5的内容分别为这些装甲板的弹道测试结果、化学成分测试结果、以及机械性能测试结果，我已经呈现在上文中。附录6中呈现的是这三块装甲的硬度梯度曲线。附录7中呈现的是对编号No.8584与No.4290的两块英国装甲的具体的弹道测试数据。

原始报告

seven_nana

神教点评

1）为什么英国测试报告的结论会与美国测试报告（NPG 5-47）中的结论有如此大的差异？

从化学成分来看，英国测试的那块VH装甲，与美国测试的那些VH装甲并没有太大的区别，镍含量都不超过4%，铬含量则在2%上下，硫磷等杂质的含量也大致相当。

从机械性能来看，英国测试的那块VH装甲确实要比美国测试的那些要更好一些，整体来看屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率这四个属性，要比美国测试的13英寸与15英寸的装甲优秀。

最大的区别在于硬度，美国测试的7英寸装甲的表面硬度为BHN 535左右，13英寸装甲的表面硬度为BHN 520左右，15英寸那块更是只有BHN 455左右，而英国测试的这块则高达BHN 575。

从结果来看，美国测试的7英寸装甲优于美国装甲的平均水准，13英寸装甲与美国装甲的平均水准大致相当，15英寸装甲逊于美国装甲的平均水准，而英国测试的这块则比英国装甲中的最佳样本更好。

结合以上情况来看，VH装甲的抗弹性能似乎与表面硬度有比较大的关系。

2）VH装甲的真实性能究竟如何？

这个问题很难回答，由于目前已知只有5块VH装甲接受过英美两国的弹道性能测试，而这些装甲的测试结果之间又有较大出入，因此很难断定。No.3109（英国测试的样本）与No.3133（美国测试的7英寸厚度的样本）属于已知的最佳样本，或许能够代表VH装甲的性能上限，而No.3113（美国测试的15英寸厚度的样本）则存在硬度不足的缺陷，属于已知的最差样本。从整体情况来看，我认为No.3124（美国测试的13英寸厚度的样本）可能能够代表VH装甲的平均水准。

akagizuo

seven_nana 发表于 2014-2-27 21:10
神教点评

1）为什么英国测试报告的结论会与美国测试报告（NPG 5-47）中的结论有如此大的差异？

N3113太给VH丢人了，貌似只打出了82%左右的标准弹道极限……以前基本就是VH不怎么样的广告

akagizuo

老美画的蝗国VH和VC曲线，VH最大硬度出现比VC晚，峰值比VC低，但是硬化得更饱满，老美说的肖式硬度80-83约BHN630-670O-16报告里面援引日方技术人员说法是VC和VH的性能差异不大于两块同样的VC或者VH装甲，VH制造更加经济

综合来说Vh3113就是个败类，表面硬度太低。排除3113和3109，我倾向于认为VH接近于VC晚期水平，和英国的纳尔逊装甲差不多，平均值和ClassA差不多，但是质量离散比美国装甲大（质量控制性较差，英国老装甲也有类似问题）

seven_nana

akagizuo 发表于 2014-7-24 21:09
老美画的蝗国VH和VC曲线，VH最大硬度出现比VC晚，峰值比VC低，但是硬化得更饱满，老美说的肖式硬度80-83约B ...

你注意看那个硬度曲线，VH的表面硬度是肖氏硬度75，折合布氏硬度575，跟英国测试的那块一样，但是美国测试的所有4块，硬度都没有达到那么高。

那么问题出在哪呢？这个问题我觉得相当复杂。硬度单位之间的换算并不像长度或重量之间的换算那么简单，两个不同的国家用不同的设备按照不同的标准进行测试，其数值是不是能得到准确的换算，本身就是存疑的。

即便硬度转换没问题，确实是布氏硬度575，那么是不是每一块VH都能达到这个指标呢？这同样是个问题，至少美国测试的那4块都没有达到。

总之我不建议做任何猜测，安心于目前已知的事实即可。

akagizuo

seven_nana 发表于 2014-7-24 22:21
你注意看那个硬度曲线，VH的表面硬度是肖氏硬度75，折合布氏硬度575，跟英国测试的那块一样，但是美国测试 ...

恩，不脑补了

Zichuan

seven_nana 发表于 2014-7-24 09:21
你注意看那个硬度曲线，VH的表面硬度是肖氏硬度75，折合布氏硬度575，跟英国测试的那块一样，但是美国测试 ...

USNTMJ中的那张图是日本方面得到的，理论上说日本的样本应该是比战后占领军获得的多得多的，特别是其硬度数据得到了英国样品的支持的情况下，那是不是应该认为USNTMJ那张图比达尔格伦的4块样品更可信？

当然我这个说法依然没法解决77说的换算差的问题，不过弹道性能的差异怕不是换算差造成的。。。

seven_nana

Zichuan 发表于 2014-7-25 04:56
USNTMJ中的那张图是日本方面得到的，理论上说日本的样本应该是比战后占领军获得的多得多的，特别是其硬度 ...

1）那张图很明显是日本人给出的资料

2）英国测试的那块确定有布氏硬度575，所以弹道性能好，日本人自己声称有肖氏硬度75的，到底给英美测能不能得到布氏硬度575的结果得打个问号，弹道性能更是无从谈起。

Zichuan

seven_nana 发表于 2014-7-24 20:03
1）那张图很明显是日本人给出的资料

2）英国测试的那块确定有布氏硬度575，所以弹道性能好，日本人自己 ...

嗯。。。我是误解了第二部分的意思。。。