«Нарушения технологии производства»: современные исследования музейной танковой брони

Один из уникальных экспонатов музея в Верхней Пышме. Источник: ugmk.com

Музейные реликвии

Техника из военных музеев – это уникальные носители не только исторической памяти, но и отличные объекты для досконального изучения технологий военной поры.

Надо только найти энтузиастов и профессионалов своего дела. Похоже, подобное случилось в Музее военной техники Уральской горно-металлургической компании в Верхней Пышме (частное учреждение культуры «Музейный комплекс»). Для изучения брони, представленной в экспозиции бронетехники, привлекли два серьезных НИИ – Физики металлов и Истории и археологии, а также Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Исследовательские институты находятся в Екатеринбурге и относятся к структуре Уральского отделения Академии наук. Если судить по опубликованным на данный момент статьям, то над проектом работал целый коллектив докторов и кандидатов наук – Б.А. Гижевский, М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова, Е.И. Патраков, Н.Н. Мельников, Вас. В. Запарий, С.В. Рузаев и Вл. В. Запарий.

Музей в Верхней Пышме. Источник: sputnik8.com

Актуальность работы не подвергается никакому сомнению – на данный момент в открытом доступе не так много материалов о составе танковой брони и технологии производства периода Второй мировой войны.

Большинство из них относится к 70–75-летней давности и, либо основаны на откровенно несовершенной аналитической технике, либо вообще на теоретических расчетах, не имеющих под собой реальных оснований. Фактически единственным источником, проливающим свет на тонкости и трудности производства отечественной танковой брони в годы войны, стал НИЦ Курчатовский институт – ЦНИИ КМ «Прометей». Именно поэтому уральские исследования столь ценны.

В первую очередь из экспозиции музея в Верхней Пышме необходимо выделить аутентичные экземпляры, реально произведенные в годы Великой Отечественной. Часть советской бронетехники либо является современными репликами, либо собраны по крупицам из доступных запчастей.

Наибольший интересе, конечно, для ученых представляли варианты танка Т-34, вынесшие на себе главные тяготы войны. В экспозиции и запасниках самого крупного частного музея собраны сразу тринадцать танков – восемь Т-34-76, один Т-34-57 и четыре Т-34-85.

Для определения завода-изготовителя использовалась башня танка. Только по форме башни можно достоверно указать предприятие, из ворот которого вышла машина. С определенной долей условности можно даже год выпуска определить. В случае с самоходными орудиями на базе Т-34 все гораздо проще – бронемашины выпускались исключительно свердловским Уралмашзаводом.

СУ-85 в Верхней Пышме. Источник: kargoteka.info

В итоге группой исследователей были выбраны пять машин: Т-34 образца 1940 года из Харькова, Т-34 Сталинградского танкового завода 1941–1942 годов выпуска и три самоходки СУ-122, СУ-85 и СУ-100. Из самоходных орудий самой возрастной была СУ-122 (1943 год), далее СУ-85 (1943–44 года) и СУ-100 (1944 год – первое послевоенное время).

Исследователи поставили перед собой главную цель – узнать до какой степени удавалось в годы войны выдерживать требования по составу и технологии изготовления бронестали 8С. Безусловно, делать далеко идущие выводы всего по пяти музейным экспонатам нельзя, но для масштабных исследований сейчас уже не найти подходящую выборку. Остается довольствоваться бережно сохраненными экспонатами музея в Верхней Пышме.

Исследования брони СУ

Перейдем непосредственно к объектам исследования и начнем с самоходных орудий.

Сотрудники Института физики металлов ставили главной целью исследовать вид излома брони и по нему определить качество изготовления. Для этого требовалось отобрать образцы, привлечь сложнейшую технику и соблюсти множество научных ритуалов. Предварительно бронелисты, от которых отбирались образцы, были подвергнуты химическому анализу неразрушающим методом с использованием переносного оптикоэмиссионного спектрометра PMI Master Smart. Для выполнения измерения зачищали от краски участок поверхности 30х30 мм.

Измерения производились непосредственно на экземплярах САУ, представленных в экспозиции музея. Исследование химического состава брони маски орудия СУ-100 не проводилось ввиду трудностей использования прибора PMI Master Smart на закругленных поверхностях. Для лобовой защиты СУ-100 использовалась броневая сталь толщиной 75 мм, состав которой отличался от стали 8С.

Химический состав бронелистов, по данным оптико-эмиссионного анализа. Источник: Статья «Фрактографическое исследование броневой стали самоходных артиллерийских установок Красной Армии»

Основной проблемой для исследователей было аккуратно взять пробы брони в разных местах самоходных орудий и не испортить внешний вид аутентичной техники.

В итоге решено было «отщипывать» небольшие образцы (1х1х3 см каждый) с внутренних поверхностей бронемашин. Далее для получения излома образцы требовалось разрушить. Кратко о методике из первых уст:

«Образцы с надрезами, произведенными электроискровым методом, разрушали ударным нагружением с помощью молотка и зубила.

Применение указанного способа потребовало нанесения надрезов с противоположных сторон образца.

Нагружение образцов № 1 и № 4 (СУ-85 борт и СУ-100 маска пушки) осуществляли при комнатной температуре, образцов № 2 и № 3 (СУ-100 борт и СУ-85 край пробоины) после охлаждения в течение 15 мин под слоем жидкого азота.

Измерение температуры образцов при нагружении не проводили.

Охлаждение в жидком азоте позволяет охрупчить сталь с объемно центрированной кубической решеткой и минимизировать пластическую составляющую деформации на поверхности разрушения.

В результате становится возможным выявить на поверхности разрушения микропоры, микротрещины, возникшие в стали в процессе выделки брони.

Испытания при комнатной температуре приближены к реальным условиям разрушения (на поле боя).

Поверхность разрушения исследовали методом сканирующей электронной микроскопии на приборе Inspect F (ф. FEI) с EDX спектрометром».

Внимательный читатель заметит, что у СУ-85 в одном из случаев броня для исследования изымалась с края снарядной пробоины в лобовой части. Однако данные, представленные в таблице химического состава изломом, показывают несколько иной состав брони самоходки.

Химический состав в изломах исследуемых сталей. Источник: Статья «Фрактографическое исследование броневой стали самоходных артиллерийских установок Красной Армии»

В частности, отсутствуют молибден, никель, фосфор и сера.

И морфологический анализ сканирующим микроскопом показал, что образец совсем не относится к лобовой броне СУ-85. В итоге было выдвинуто предположение о снарядном происхождении отобранной пробы.

В момент отбора пробы исследователи очень неудачно захватили кусочек приплавившейся немецкой снарядной стали. Почему не взяли пробу повторно, история умалчивает. Можно предположить, что поверхность снарядной «травмы» полностью покрыта вражеской снарядной наплавкой и это делает отбор бессмысленным.

К каким же выводам пришли уральские исследователи?

Несмотря на то, что технологам и сталеварам удалось в общих чертах сохранить марочный состав легендарной 8С, налицо были нарушения методики производства.

На поверхности броневых листов наблюдалось значительное снижение доли углерода, предположительно, вследствие неправильной термической обработки стали. Содержание фосфора и серы в изломах исследованных сталей значительно превышает показатели марочного состава, что неизбежно должно увеличить хрупкость брони.

Кроме того, в стали присутствует заметное количество оксидных шлаковых включений. Однако стоит повториться, это не привело к критическому снижению качества брони – сталь достаточно вязкая и межзеренное разрушение не наблюдалось ни в одной пробе. И это, без преувеличения, настоящий подвиг советских тружеников тыла.

Сейчас кажется невозможным выдержать состав очень непростой в изготовлении брони 8С в условиях эвакуации и титанических усилий возобновления производства брони в Сибири и на Урале.