Производство брони для нужд флота в Российской империи

... С целью придать стали волокнистое строение броневая плита после отжига в масле возвращается в печь, где нагревается до температуры 650 градусов и затем быстро переносится на закалочный аппарат и охлаждается струями воды совершенно. Операция эта называется не совсем правильно закалкой "на волокно", так как действительной закалки при этом получиться не может, потому что сталь не нагревалась выше точки А [точки нагрева до температуры около 700 градусов, когда происходит изменение состояния металла (начало перехода в жидкое его состояние) — прим. Р.В.Кондратенко].

Совершенно еще незакаленная и потому достаточно мягкая сталь по окончании этих операций легко подвергается механической обработке. Плита обрезается на станках по шаблону и выгибается под прессом, если по шаблону ей требуется придать не плоскую поверхность. Для выгибания плиту предварительно нагревают до красна, наблюдая только, чтобы температура нагрева была ниже 650 градусов. Затем по краю плиты производят надпиливание проб, по излому которых судят о степени ее закалки. После этого приступают к приготовлению плиты к односторонней закалке.

Для односторонней закалки броневой плиты необходимо, чтобы при нагревании лицевого ее слоя до температур высших A, дальнейшие слои, по возможности, не нагревались бы выше 650 градусов, чтобы не потерять свое волокнистое строение. Круппу удалось совместить эти противоречивые требования, пользуясь свойствами мокрого песка. Если плиту положить на такой песок и затем ее нагревать, то, вследствие хорошей теплопроводности железа и плохой песка, теплота, получаемая при нагревании, будет поглощаться водой, насыщающей песок. Вследствие же большой теплоемкости воды между верхним и нижним слоем плиты будет некоторое время держаться довольно значительная разность температур.

Приготовляясь к закалке, плиту кладут на толстый слой мокрого песка, положенный на подогревательной печи, и таким же песком и, кроме того, слоем огнеупорных кирпичей обкладывают плиту по краям. Только одна лицевая поверхность плиты остается непосредственно открытой для действия печных газов. Эта поверхность плиты нагревается до 850 градусов, внутри же плиты по направлению к нижним слоям температура постепенно падает, так что у наиболее толстых плит нижняя поверхность нагревается не выше 400 градусов, Как только температура в печи достигает 850 градусов, плита из нее вынимается, быстро переносится на закалочный аппарат и охлаждается струями воды совершенно [вода в закалочном аппарате льется на броневую плиту частыми непрерывными струями одновременно со всех сторон, для чего используются гидравлические насосы, подающие воду в общую напорную трубу аппарата под некоторым давлением — прим. А.Е.Котловского]. Односторонней закалкой заканчивается тепловая обработка брони, и после нее броневые плиты поступают в мастерские для отделки начисто.".

Приложение 4. Процесс производства крупповской брони по данным А.М.Васильева из книги "Линейные корабли типа "Советский Союз" (Санкт-Петербург, 2006 год) (возможно, учитывая имеющиеся у данного автора ссылки на технические условия приемки брони, принятые в 1916 году, данное описание также приведено применительно к техпроцессам по состоянию на указанный год).

"Наиболее сложным было производство гетерогенной (цементированной) брони по патенту Круппа (сокращенное обозначение тех лет — броня КЦ), приобретенному Россией как и другими странами, в начале XX века.

В самом общем виде этот процесс заключался в следующем:

Хромоникелевая сталь (примерно до 4 % никеля, до 2% хрома плюс другие элементы) варилась в мартене (сначала с кислым, а затем с основным подом) и отливалась в изложницу. Масса слитка (до 150-180 т) в 1,75-2,3 раза превышала массу готовой плиты. Превращение слитка в плиту достигалось либо прокаткой, либо ковкой (после предварительного нагрева с 800® до 1200®). Прокатка занимала меньше времени, чем ковка, однако, для получения более качественной структуры металла требовалась ковка на прессе (с усилием 10-15 тыс. т) и последующая чистовая прокатка на стане. Прокатанную плиту остужали на воздухе, затем отжигали при температуре 650®, выдерживая в печи (в зависимости от толщины) до 18 часов и более с последующей закалкой водяным душем. После обрезки плиты и очистки ее от окалины проводилась цементация: плиту помещали в специальную печь, где при температуре 950® в течение 10-18 суток ее наружная поверхность насыщалась углеродом. Затем после понижения температуры до 880® (в течение суток) плиту погружали в охлажденную водой ванну с сурепным маслом. Далее плита опять отжигалась (нагрев до 650® и охлаждение водяным душем). Если требовалась гибка, плиту снова нагревали до 650® и гнули мощным прессом. Далее проводилась уже односторонняя закалка с нагревом цементированной поверхности до 880®, а тыльной — до 550® и последующим быстрым полным охлаждением под двухсторонним душем. В результате наружная поверхность плиты получала твердую "фарфоровидную" структуру, а большая часть ее толщины — мягкое волокнистое строение. Далее после проверки качества термообработки, химических и механических характеристик приступали к механической обработке, состоявшей в обрезке кромок плиты по шаблонам, сверлении отверстий под болты, строжки кромок под шпонки и т. п. Затем проводилась сборка изготовленного комплекта плит, для чего на бронезаводах сооружались специальные стенды, имитировавшие соответствующие участки бортов, башен, рубок, палуб. Каждая плита была индивидуальной подгонки, имела свой паспорт-сертификат.

Сложность и длительность вышеописанного процесса толкали на поиски более простых технологий. С начала века велись работы с броней без цементации (броня БЦ), односторонне закаленной. При той же твердости, что и броня КЦ, она имела меньшую вязкость и большую склонность к разломам, сколам, трещинам. На русских заводах до 1917 г. броня БЦ выпускалась в толщинах до 150 мм, так как при большей толщине плиты имели повышенную хрупкость.

От каждой партии плит отбирались контрольные для отстрела на полигоне. Там они крепились к металлическим "срубам" (конструкции из металлических стоек и стальной подкладки-"рубашки") и обстреливались (плиты вертикального бронирования бронебойными снарядами калибра, примерно равного толщине плиты, по нормали к плите, а горизонтального бронирования — бронебойными 6-дюймовыми снарядами под углом 15®). Если плиты не выдерживали испытаний — браковалась вся партия.

...

Броневое производство было очень трудоемким и дорогим. В среднем стоимость одной тонны палубных плит в 2-2,5 раза, а цементированных в 4-7 раз превосходила стоимость углеродистой судостроительной стали.".

Использованные источники:

1. "Адмиралтейские Ижорские заводы. Краткий исторический очерк", Санкт-Петербург, Типография Морского министерства, 1903 год.

2. Айзенберг Б.А., Костриченко В.В., "Линкор "Императрица Мария". Главная тайна Российского флота", Москва, "Яуза", 2010 год.

3. Аллилуев А.А., Богданов М.А., "Крейсеры "Жемчуг" и "Изумруд", Санкт-Петербург, 2004 год.

4. Аллилуев А.А., "Полуброненосные фрегаты типа "Дмитрий Донской" (1881-1885)", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2006 год.

5. Андриенко В.Г., "Круглые суда адмирала Попова", Санкт-Петербург, 1994 год.

6. Арбузов В.В., "Броненосец "Двенадцать Апостолов", Санкт-Петербург, 2001 год.

7. Арбузов В.В., "Броненосец Император Александр II", Санкт-Петербург, 1997 год.

8. Арбузов В.В., "Броненосец "Петр Великий", Санкт-Петербург, 1993 год.

9. Арбузов В.В., "Броненосный крейсер "Адмирал Нахимов", Санкт-Петербург, 2000 год.

10. Арбузов В.В., "Черноморские броненосцы типа "Екатерина II", Москва, "Яуза", 2015 год.

11. Афонин Н.Н., "Канонерские лодки типов "Сивуч" и "Грозящий", "Мидель-шпангоут" N 23 за 2011 год.

12. Афонин Н.Н., "Крейсеры "Мураьев-Амурский" и "Адмирал Невельской", "Судостроение" N 2 за 1989 год.

13. Балакин С.А., "Броненосец "Ретвизан". Лучший линкор русско-японской войны", Москва, "Яуза", 2014 год.

14. Богданов М.А., Гармашев А.А., "Эскадренные броненосцы "Гангут" и "Наварин", Санкт-Петербург, 2007 год.

15. Богданов М.А., "Эскадренный броненосец "Сисой Великий", Санкт-Петербург, 2004 год.

16. Бочаров А.А., "Броненосные фрегаты "Минин" и "Пожарский", Санкт-Петербург, 1999 год.

17. Васильев А.М., Морин А.Б., "Суперлинкоры Сталина. "Советский Союз", "Кронштадт", "Сталинград", Москва, "Яуза", 2008 год.

18. Васильев А.М., "Линейные корабли типа "Советский Союз", Санкт-Петербург, 2006 год.

19. Виноградов С.Е., "Броненосец "Слава". Непобежденный герой Моонзунда", Москва, "Яуза", 2011 год.

20. Виноградов С.Е., "Последние исполины Российского императорского флота: линейные корабли с 16" артиллерией в программах развития флота 1914-1917 гг.", Санкт-Петербург, 1999 год.

21. Виноградов С.Е., Федечкин А.Д., "Броненосный крейсер "Баян" и его потомки. От Порт-Артура до Моонзунда", Москва, "Яуза", 2011 год.

22. Виноградов С.Е., Федечкин А.Д., "Броненосный крейсер "Рюрик". Флагман Балтийского флота", Москва, "Яуза", 2010 год.

23. "Вся богатырская рать (Бронепалубные крейсера типа "Богатырь)", часть 1, "Морская коллекция" N 3 за 2010 год.

24. Галькевич И.Е., "Забытые уроки далекой войны (выбор концепции защиты линейного корабля в первой половине ХХ столетия)".

25. Грибовский В.Ю., "Броненосец "Генерал-адмирал Апраксин", сборник "Гангут", выпуск N 18.

26. Грибовский В.Ю., "Эскадренные броненосцы типа "Бородино". Герои Цусимы", Москва, "Яуза", 2012 год.

27. Дмитриев Н.И., Колпычев В.В., "Судостроительные заводы и судостроение в России и за границей", Санкт-Петербург, 1909 год.

28. Дукельский А.Г., "Исторический очерк развития и проектирования башенных установок в России 1886-1917 г.г.", Москва, 1931 год.

29. Емелин А.Ю., "Крейсер "Новик". Истребитель истребителей", Москва, "Яуза", 2015 год.

30. Заблоцкий В.П. "Вся богатырская рать. Бронепалубные крейсера типа "Богатырь", "Морская коллекция" N 3 за 2010 год.

31. Иванов С.В., "Живучесть боевого надводного корабля", Москва — Ленинград, Военмориздат, 1940 год.

32. Из Всеподданнейшего отчета по морскому ведомству за 1897-1900 годы/"Военная промышленность России в начале XX века 1900-1917. Сборник документов", "Новый хронограф", Москва, 2004 год.

33. Катаев В.И., "Крейсер "Варяг". Легенда Российского флота", Москва, "Яуза", 2008 год.

34. Колчак В.И., "История Обуховского сталелитейного завода в связи с прогрессом артиллерийской техники", Санкт-Петербург, 1903 год.

35. Кондратенко Р.В., "Развитие броневого производства в России до Первой мировой войны", сборник "Гангут", выпуск N 45.

36. Кондратенко Р.В., "Развитие броневого производства в Российской империи", Санкт-Петербург, 2008 год.

37. Крестьянинов В.Я., "Минные заградители типа "Амур" (1895-1941)", Санкт-Петербург, 2008 год.

38. Крестьянинов В.Я., Молодцов С.В., "Броненосцы типа "Пересвет", Москва, "Яуза", 2013 год.

39. Крестьянинов В.Я., Молодцов С.В., "Крейсер "Аскольд", Санкт-Петербург, 2003 год.

40. Крестьянинов В.Я., "Судьба эскадренного броненосца "Гангут", "Судостроение" N 7 за 1986 год.

41. Кудрявский А.Р., "Эскадренный броненосец "Император Александр III", часть I, Минск, "Галiяфы", 2015 год.

42. Кузнецов Л.А., "Евстафий", сборник "Гангут", выпуск N 10.

43. Кузнецов Л.А., "Крейсер I ранга "Громобой", "Судостроение" N 12 за 1989 год.

44. Кузнецов Л.А., "Линейные крейсера типа "Измаил", Москва, "Яуза", 2013 год.

45. Кузнецов Л.А., "Последний дредноут империи", сборник "Гангут", выпуск N 32.

46. Кутейников Н.Н., "Из боевого опыта корабельного инженера под Порт-Артуром. Очерки Корабельного Инженера Н.Н.Кутейникова", Санкт-Петербург, Типография Морского Министерства, 1905 год.

47. Лисицын Ф.В., "Крейсера Первой Мировой. Уникальная энциклопедия", Москва, "Яуза", 2015 год.

48. Мельников Р.М., "Башенные броненосные фрегаты", Санкт-Петербург, 2002 год.

49. Мельников Р.М., "Броненосец "Потемкин", Л.: Судостроение, 1981 год.

50. Мельников Р.М., "Броненосные крейсера типа "Адмирал Макаров" (1906-1925)", Санкт-Петербург, 2006 год.

51. Мельников Р.М., "Броненосный крейсер "Баян" (1897-1904)", Санкт-Петербург, 2005 год.

52. Мельников Р.М., "Броненосный крейсер "Баян". Герой Порт-Артура", Москва, "Яуза", 2019 год.

53. Мельников Р.М., "Броненосцы типа "Бородино", Санкт-Петербург, 1996 год.

54. Мельников Р.М., "Император Николай I", сборник "Гангут", выпуск N 8.

55. Мельников Р.М., "Крейсер I ранга "Адмирал Корнилов" (1885-1911)", Санкт-Петербург, 2007 год.

56. Мельников Р.М., "Крейсер "Богатырь", Санкт-Петербург, 2009 год.

57. Мельников Р.М., "Крейсер "Варяг", Л.: Судостроение, 1983 год.

58. Мельников Р.М., "Крейсер "Очаков", Л.: Судостроение, 1986 год.

59. Мельников Р.М., "Крейсер "Россия", "Судостроение" N 1 за 1980 год.

60. Мельников Р.М., "Линейные корабли типа "Императрица Мария", "Мидель-шпангоут" N 3 (8) за 2003 год.

61. Мельников Р.М., "Линейный корабль "Император Павел I", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2005 год.

62. Мельников Р.М., "Полуброненосный фрегат "Память Азова" (1885-1925)", Санкт-Петербург, 2003 год.

63. Мельников Р.М., "Рюрик" был первым", Л.: Судостроение, 1989 год.

64. Мельников Р.М., "Слава". Последний броненосец эпохи доцусимского судостроения", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2006 год.

65. Мельников Р.М. "Цесаревич". Часть 1. Эскадренный броненосец 1899-1906", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2000 год.

66. Мельников Р.М., "Эскадренные броненосцы "Бородино" и "Орел", Санкт-Петербург, 2009 год.

67. Мельников Р.М., "Эскадренные броненосцы типа "Пересвет", сборник "Гангут", выпуски NN 11 и 12.

68. Мельников Р.М., "Эскадренный броненосец "Андрей Первозванный", Москва, "Яуза", 2017 год.

69. Мельников Р.М., "Эскадренный броненосец "Полтава", Санкт-Петербург, 2001 год.

70. Мельников Р.М., "Эскадренный броненосец "Ростислав" (1893-1920)", Санкт-Петербург, 2006 год.

71. Молодцов С.В., "Эскадренные броненосцы типа "Полтава", "Судостроение" N 11 за 1989 год.

72. Несоленый С.В., "Броненосный крейсер "Громобой", Москва, "Яуза", 2019 год.

73. Несоленый С.В., "Корветы "Витязь" и "Рында" (1882-1922)", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2011 год.

74. Несоленый С.В., "Полуброненосные фрегаты "Генерал-адмирал" и "Герцог Эдинбургский" (1869-1917)", Санкт-Петербург, "Истфлот", 2011 год.

75. Новиков В., Сергеев А., "Богини Российского флота. "Аврора", "Диана", "Паллада", Москва, "Яуза", 2009 год.

76. "Описание башенных установок для двух 12-ти дм. орудий в 40 калибров длиною эскадренных броненосцев "Император Александр III" и "Князь Суворов", Санкт-Петербург, Общество Путиловских заводов, 1904 год.

77. Отчет начальника счетного отдела Главного управления кораблестроения и снабжений действительного статского советника Н.Симакина за 1899-1900 годы, Санкт-Петербург, 1902 год.