在軍工領(lǐng)域，很多軍迷其實(shí)就是道聽(tīng)途說(shuō)的一些概念，例如粉絲提到的二十年軍事論壇三大法寶：

既然是在造大炮的文章里面的回復(fù)，那么咱們就承上啟下，來(lái)繼續(xù)聊材料和加工。

今天咱講槍管。

“槍管”可以說(shuō)是自從有槍的時(shí)候就存在的一個(gè)槍械主要部件。它的出現(xiàn)甚至比子彈出現(xiàn)得還要早。這并不是雞生蛋或者蛋生雞的問(wèn)題，而是所有火器的發(fā)展都是從一根管子開(kāi)始的。

歷史咱們就不多講了，反正各個(gè)版本都有。最終經(jīng)過(guò)幾百年的發(fā)展，“槍管”也就成了現(xiàn)在大家所熟知的樣子。

不過(guò)，大多數(shù)人對(duì)陌生事物的認(rèn)知都是有限的。如果不深入了解，那么就僅僅能記住幾個(gè)簡(jiǎn)單且易于聯(lián)想的詞匯了。例如“鍍鉻槍管”。只可惜鍍鉻僅僅是一根槍管幾十個(gè)加工過(guò)程之中的一個(gè)不完全必要的環(huán)節(jié)，甚至也并不完全是一根高端槍管的代名詞。如果不了解其他，只關(guān)注鍍不鍍鉻那做出來(lái)的也就是“銀樣镴槍頭”了，沒(méi)啥用的。

關(guān)鍵還在材質(zhì)上！

最早的火銃、滑膛槍?zhuān)玫闹皇瞧胀ㄨF，甚至是生鐵或者熟鐵鑄造，能不能炸膛基本靠運(yùn)氣。后來(lái)隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步，碳鋼逐漸成為主流?？蓡渭兊奶间撘廊淮嬖趦蓚€(gè)大問(wèn)題：一是強(qiáng)度不足，二是耐熱與抗腐蝕性能差。于是，人們開(kāi)始往里加合金元素。

目前，主流的槍管材料是鉻鉬鋼（Cr-Mo），這是今天突擊步槍和機(jī)槍槍管最常見(jiàn)的材料，鉻能提升耐磨和抗腐蝕，鉬能提升高溫強(qiáng)度和抗裂性。

之所以選擇鉻鉬鋼，主要還是因?yàn)檫@類(lèi)鋼材便宜、可靠、可大規(guī)模生產(chǎn)。在冶金體系里，它的牌號(hào)就是4140合金鋼（國(guó)標(biāo)叫 42CrMo，歐洲標(biāo)準(zhǔn)里是 42CrMo4）。這不是軍工專(zhuān)用材料，而是工程機(jī)械、汽車(chē)傳動(dòng)軸、齒輪、液壓件里隨處可見(jiàn)的“萬(wàn)能鋼”。

它的價(jià)格根本沒(méi)有傳說(shuō)中那種“昂貴稀有”的感覺(jué)。鋼坯價(jià)格大約在 3000–4000 元/噸，鋼棒也就是 8000 元/噸以內(nèi)。注意，這東西是論噸賣(mài)的。做一根步槍槍管，最多消耗幾公斤鋼材，材料成本往往不超過(guò)一頓飯錢(qián)。

實(shí)際上，它和普通的 45# 碳鋼在價(jià)格上幾乎沒(méi)有差別。差別只在于：4140 里加了鉻和鉬，賦予了更好的淬透性和高溫強(qiáng)度，讓它能在高溫高壓下?lián)蔚酶靡恍?，不至于?5#鋼那樣發(fā)幾槍就裂。

前面說(shuō)了，鋼中加入鉻和鉬，可以提升槍管的耐磨、耐高溫、抗裂性和一定程度的抗腐蝕性。但需要強(qiáng)調(diào)的是，鉻鉬鋼并不等于不銹鋼。

像 42CrMo（4140）這種鋼，鉻的含量通常不到 1.2%，而真正的不銹鋼需要 12% 以上的鉻才能在表面形成致密的“鉻氧化膜”，自發(fā)防止銹蝕。所以鉻鉬鋼的耐蝕性只能算“比普通碳鋼好一些”，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到“不銹”的程度。

這就意味著，在潮濕、含鹽、含腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，4140 槍管照樣會(huì)銹、會(huì)點(diǎn)蝕。因此軍用槍械里幾乎必然要配合表面處理工藝，比如鍍鉻、滲氮、磷化、發(fā)黑，甚至更現(xiàn)代的不銹鋼內(nèi)襯或者復(fù)合涂層，來(lái)補(bǔ)足耐腐蝕這一環(huán)。

因此，還有一種槍管的材料叫做“不銹鋼”，例如 416R、17-4PH。這些鋼材具備了優(yōu)良的抗腐蝕性，加工精度也更高，對(duì)于某些類(lèi)型的彈藥來(lái)說(shuō)膛線壽命甚至更長(zhǎng)。

但是，不銹鋼并不是完美解答。以 416R 為例，它的抗高溫強(qiáng)度和韌性比優(yōu)質(zhì)鉻鉬鋼差，長(zhǎng)時(shí)間高膛壓射擊下的熱疲勞壽命不如后者；再加上成本本身就要高出一大截，所以并不適合用在大規(guī)模消耗、連續(xù)高射速的武器上。

于是，不銹鋼槍管就被放在了一個(gè)特殊的位置：突出環(huán)境耐受性，而不是無(wú)限的耐久性。這也是為什么很多民用獵槍、競(jìng)賽槍喜歡用 416R 或 17-4PH 做槍管材料——它們一年可能就用那幾個(gè)星期，其余時(shí)間長(zhǎng)期暴露在潮濕、泥濘、甚至海邊環(huán)境里，維護(hù)水平又有限。如果用普通鉻鉬鋼，幾年下來(lái)很容易被腐蝕報(bào)廢；而換成不銹鋼，即使使用頻率低、保養(yǎng)不到位，也能保持基本的可靠性。至于壽命？反正一輩子也打不壞。但你說(shuō)不銹鋼槍管真的高端嗎？還真不一定。

真正的高端槍管鋼其實(shí)是類(lèi)似于俄羅斯的30ХГСА鋼材。30ХГСА 是大俄軍工體系里非常經(jīng)典的一種高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼，其中 30 表示碳含量約為 0.30%，Х是鉻，Г是錳，С是硅，А代表高質(zhì)量（低硫低磷）的純凈鋼。它的特點(diǎn)就是在合理的合金配比下，兼顧了強(qiáng)度、韌性和高溫性能。相比 42CrMo（4140），它在熱強(qiáng)性和耐磨耗方面更出色，特別適合需要高膛壓、長(zhǎng)壽命的自動(dòng)武器槍管。前面咱們講“炮鋼”的時(shí)候提到過(guò)電渣重熔技術(shù)是大俄開(kāi)始搞出來(lái)的，其實(shí)，30ХГСА鋼材用在槍管炮管上的坯料都是電渣重熔加工的坯材。而且這玩意本身就是高標(biāo)下放，最早30ХГСА被用于這玩意：

GSh-30-2機(jī)炮

別看這玩意小，這是SU-35上打坦克的機(jī)炮。在1965年定型后，發(fā)現(xiàn)GSh-30-2機(jī)炮鋼材性能優(yōu)異，大俄就在1969年把1961年設(shè)計(jì)的PK機(jī)槍槍管替換成了30ХГСА，改過(guò)槍管的機(jī)槍叫做PKM，槍管平均射擊壽命嘛……10000發(fā)以上。

注意到PKM的槍管和其他部分材質(zhì)差異很大了嗎？

美國(guó)那邊最常見(jiàn)的高端槍管鋼就是 4150 CMV

不過(guò)，這玩意和30ХГСА相比路線是不一樣的，只是在普通的 4140 的基礎(chǔ)上把4150 的含碳量略高一些（0.48–0.50%），再加上 釩（V） 元素的加入，讓它在高溫下的強(qiáng)度和抗裂性能更優(yōu)。這點(diǎn)很關(guān)鍵：突擊步槍和機(jī)槍在高射速下槍管溫度會(huì)快速飆升到幾百度甚至上千度，普通合金鋼在這種工況下會(huì)迅速退火軟化，而 4150 CMV 在高溫下依然能保持比較好的硬度和強(qiáng)度。

這也是為什么美軍在 M16/M4 系列和 M249、M240 機(jī)槍上，大量采用 4150 CMV 槍管。它的綜合性能好，冶金體系成熟，大規(guī)模生產(chǎn)相對(duì)經(jīng)濟(jì)，比 416R 不銹鋼便宜、比 4140 耐熱，算是一個(gè)“軍用級(jí)別的平衡點(diǎn)”。

材料就這些，其他的幾個(gè)國(guó)家基本上也是大差不差的。在材料之外更為關(guān)鍵的地方在于加工。

管一般的情況下，是由整根鋼坯切削、鉆孔、再加工成型的。這樣做的好處很明顯：槍管以及槍管上的附屬零件（比如準(zhǔn)星座、氣體調(diào)節(jié)塊、導(dǎo)彈槽等）可以直接在同一根坯料上加工出來(lái)，整體強(qiáng)度和同軸度更好，避免了焊接或套裝帶來(lái)的額外弱點(diǎn)，從而進(jìn)一步提高可靠性。

但問(wèn)題也隨之而來(lái)：無(wú)論是切削坯料還是深孔鉆削，都要求坯料必須具備優(yōu)良的加工特性。

這里有一個(gè)很多人會(huì)想不明白或者忽略掉的地方——硬、有韌性、耐磨、耐高溫不就是槍管追求的境界嗎？但是——硬、有韌性、耐磨、耐高溫都不好加工?。?！也就是槍管本的性能要求導(dǎo)致了槍管不具備優(yōu)良的加工特性——這是一個(gè)BUG！

抓狂嗎？抓狂嗎？抓狂嗎？

這里有個(gè)事情就得說(shuō)了——W君的文章真的得仔細(xì)看。有的時(shí)候一個(gè)詞匯或者一小段話就會(huì)給你解答疑問(wèn)。這是正在寫(xiě)文章的界面的截圖，在前文中提到了一個(gè)詞叫做“淬透性”，W君覺(jué)得看到這里的人至少會(huì)有90%以上根本沒(méi)留意到這個(gè)詞匯。實(shí)際上這是一個(gè)高端合金材料的終極特性之一。

鋼的淬透性（Hardenability）是指鋼在淬火時(shí)，能夠獲得一定淬硬層深度的能力。它不是指鋼能淬得多硬（那是淬硬性），而是指在實(shí)際冷卻條件下，淬火層能否“透”到零件的心部。淬透性屬于鋼材固有的熱處理工藝性能，主要取決于其化學(xué)成分（尤其是鉻、鉬、錳、鎳、釩等能推遲奧氏體分解的合金元素）以及冶金質(zhì)量，而與零件形狀、尺寸、冷卻介質(zhì)等外部因素關(guān)系較小。

在坯料加工前，為了方便加工，通常會(huì)把坯料退火，讓其組織從硬脆的淬火態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐洃B(tài)的珠光體或球狀珠光體，這樣一來(lái)切削性能就大幅改善。此時(shí)的槍管鋼硬度往往只有 180–220HB（約等于 20–25HRC），深孔鉆、珩磨、拉膛線才能順利進(jìn)行。

等到槍管毛坯加工成形以后，再通過(guò)淬火和回火，使其達(dá)到服役所需的強(qiáng)度、硬度和韌性。這里“淬透性”就成了關(guān)鍵。更BUG的是——加工后的槍管往往并不具備尺寸的均一性。

槍管之外還附帶了其他部件。因此如何彌合材料“淬透性”特性進(jìn)行加工后的淬火操作就成了一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的課題。否則……

照片里的裂紋怎么來(lái)的？

大概率是奧氏體化后采用激烈淬火（或局部冷卻過(guò)快），而膛肩/鎖耳根部等幾何不連續(xù)處形成三軸拉應(yīng)力峰；材料若又存在刻痕、刀紋、內(nèi)應(yīng)力未消或合金偏析/夾雜，裂紋就從這些“弱點(diǎn)”起跑，沿軸向擴(kuò)展，最后整節(jié)劈開(kāi)。

這個(gè)淬透性估算不足導(dǎo)致淬火不勻的問(wèn)題就在射擊過(guò)程中導(dǎo)致又一個(gè)倒霉蛋的手炸傷了。

淬火的問(wèn)題，最終歸結(jié)為兩個(gè)字：應(yīng)力。

在槍管這種長(zhǎng)筒形零件里，熱處理工藝稍有偏差，就會(huì)在材料內(nèi)部留下殘余應(yīng)力。如果淬透性不足，外層已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕嗟鸟R氏體，心部卻還是軟的珠光體或者鐵素體，這種“外硬內(nèi)軟”的組織不均，就會(huì)像一根木頭上長(zhǎng)了心裂一樣，內(nèi)部的拉應(yīng)力遲早要把它劈開(kāi)。

更麻煩的是，淬火冷卻不均還會(huì)導(dǎo)致殘余拉應(yīng)力分布在膛線根部、進(jìn)彈口螺紋、氣孔周邊等本來(lái)就容易應(yīng)力集中的位置。這些地方在服役中要反復(fù)承受膛壓循環(huán)，殘余拉應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加，就會(huì)形成疲勞裂紋的起點(diǎn)。

一旦裂紋萌生，隨著射擊次數(shù)增加，它會(huì)在熱脹冷縮和高壓沖擊的共同作用下逐步擴(kuò)展。平時(shí)打了幾百發(fā)都沒(méi)事，只是因?yàn)榱鸭y尚在亞臨界階段；而當(dāng)某一次在高溫高壓下應(yīng)力集中超過(guò)了材料承受極限，裂紋就會(huì)瞬間貫穿，形成災(zāi)難性的barrel burst（炸膛）。

所以，炸膛的根源往往是冶金工藝留下的殘余應(yīng)力，而不是表面看起來(lái)的“子彈裝藥多了一點(diǎn)”。

不僅僅淬火失誤會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，在加工過(guò)程中也會(huì)有應(yīng)力萌生的調(diào)節(jié)。例如白沙瓦槍匠。在很多視頻里面都會(huì)出現(xiàn)白沙瓦槍匠用扭成螺旋狀的工具鋼砸膛線的操作。這個(gè)操作被很多人認(rèn)為是制造膛線的方法。

放100多年前這樣做沒(méi)啥問(wèn)題，畢竟那時(shí)候的槍管鋼、發(fā)射藥都拉垮，但是到了現(xiàn)在這就是一個(gè)相當(dāng)危險(xiǎn)的事情了。在連續(xù)的敲擊開(kāi)膛線的過(guò)程中，手工切削會(huì)留下明顯刀痕和微裂紋，這些都是高壓作用下裂紋萌生點(diǎn)。和工業(yè)級(jí)冷鍛形成的壓應(yīng)力表層相比，手工膛線基本是“埋雷”。

其實(shí)現(xiàn)在軍工工業(yè)是把膛線模具放在槍管內(nèi)，在槍管沒(méi)有淬火前利用冷鍛工藝進(jìn)行加工的。

通常冷鍛機(jī)有一個(gè)工作錘頭組，會(huì)從四面八方向內(nèi)擠壓槍管。

沒(méi)有制作膛線的槍管會(huì)放在這個(gè)錘頭組中間，然后就是不停的擠壓，這樣膛線模具就在槍管內(nèi)壁上留下了痕跡——膛線。

都講到膛線了，那就講講鍍鉻的事情吧。鍍鉻的其實(shí)都不是高端槍管。為什么要鍍鉻？鉻在空氣中會(huì)形成致密的氧化鉻層（Cr?O?），能有效抵抗潮濕環(huán)境、鹽霧、火藥燃?xì)獾母g。對(duì)熱帶叢林、海上艦艇、長(zhǎng)期野外環(huán)境尤其重要。本質(zhì)上鍍鉻就是給槍管增加一個(gè)內(nèi)保護(hù)層，用來(lái)保護(hù)內(nèi)膛和膛線的精密特性。同時(shí)，鍍鉻層的硬度可達(dá) HV800–1000，相當(dāng)于 65–70HRC，比槍管母材高很多，能延緩膛線磨損，尤其在機(jī)槍和突擊步槍這類(lèi)高射速、消耗大的武器上，鍍鉻層能讓壽命翻倍甚至數(shù)倍。

這是一個(gè)聽(tīng)起來(lái)挺好的事情對(duì)吧，但是咱們得具體說(shuō)好在哪里？延長(zhǎng)槍管壽命對(duì)吧？但有得就得有失，電鍍工藝很難在復(fù)雜幾何（如膛線根部、角落）形成完全均勻的厚度，可能出現(xiàn) 0.005–0.05mm 的差異。這對(duì)軍用武器問(wèn)題不大，但對(duì)高精度步槍、狙擊步槍來(lái)說(shuō)就是災(zāi)難了。高精度槍管要求膛徑、膛線深淺完全一致，而鍍鉻層可能導(dǎo)致偏差。對(duì)于要求 0.3 MOA、0.5 MOA 的狙擊槍?zhuān)冦t會(huì)直接拉低潛在精度上限。

原因很簡(jiǎn)單，電鍍本身就是一種沉積工藝，由于地球引力的問(wèn)題，這種沉積工藝很難做到幾何厚度一致。就像你給一個(gè)房間刷漆一樣，房頂和墻面的油膜厚度是無(wú)法保持一致的。

本身精心加工的膛線形狀也就因?yàn)殄冦t的加工過(guò)程破壞掉了。

所以如果要保持完美的幾何精度通常采用的方式是“滲氮”，滲氮不是在膛線表面額外“加一層?xùn)|西”，而是通過(guò)化學(xué)熱處理讓氮原子滲入鋼材表層，在0.1–0.3mm 的深度范圍內(nèi)形成硬化層。這個(gè)硬化層本質(zhì)上還是母材的一部分，不存在像鍍鉻那樣的“鍍層厚薄不均”問(wèn)題。

因?yàn)闈B氮前槍管已經(jīng)完成全部加工，膛線幾何尺寸定型。滲氮過(guò)程只改變表面組織，不改變幾何形狀，所以膛線的精度不會(huì)被破壞。

而且滲氮層的表面硬度可達(dá) 1000–1200HV，比鍍鉻更高，而且是漸變式的硬化層，過(guò)渡區(qū)不存在鍍層與基體的“分界面”，不容易崩落或剝離。

看這張圖就可以明白了，上面一排是鍍鉻的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)鉻層厚度和在鍍鉻過(guò)程中對(duì)母材的侵蝕，下面是滲氮的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)母材的滲透性但是母材上并沒(méi)有被侵蝕和堆積。

所以，“膛內(nèi)鍍鉻”其實(shí)只是很多入門(mén)軍迷耳熟能詳?shù)囊粋€(gè)詞匯。它的確解決了軍用槍械在高溫、潮濕、泥濘等極端環(huán)境下的可靠性問(wèn)題，但并不意味著這是槍管處理工藝的最高境界。

在精度優(yōu)先的場(chǎng)景里，鍍鉻反而會(huì)成為拖后腿的因素——它讓槍管壽命更長(zhǎng)，卻犧牲了潛在的極致精度；而滲氮?jiǎng)t在保持幾何完美的同時(shí)，大幅提升了耐磨和使用壽命。

換句話說(shuō)：鍍鉻是為“活得久”，滲氮是為“打得準(zhǔn)”。

至于哪種更好，完全取決于槍械的定位和使用環(huán)境，而不是一句“鍍鉻=高端”能概括的。