黃韜銘

表面和內壁粗加工之後要進行炮管內壁鏜轉工序，就是將炮管內部切削成火炮需要壁厚。
圖片上是槍管鑽刀，炮管鑽刀外形與它是一樣的，只不過大小不同，深孔鑽刀的截面呈V字型，探進炮管進行切削時鋼屑會從V口處排出來，不會在管內積累形成積累。

膛線加工完成後還要進行精磨工藝，就是將加工時所產生的金屬毛刺處理掉，再研磨成最終需要的炮管直徑精度，精磨工序之後還有“鍍鉻”工藝，使炮管更加耐高溫氣體腐蝕…。

通過前面這些簡要的圖片說明就可以瞭解到火炮炮管的製造是極其繁瑣的！它的製造完全是現代大工業的產物，沒有50年甚至上百年的重工業化根本製造不出來火炮！還需要國家每一年都要進行鉅額資金投入形成產業鏈才行，而與這條產業鏈相關的工人、工藝師、工程師少則數百萬，多則上千萬，這些人的教育與培訓工作又要花費鉅額資金，工廠的建設、設備的安裝、人員培訓，這三比費用至少要上千億的投入！

所以，目前世界上可以製造火炮的國家就那麼幾個，各個都是強大的工業化國家！而其他國家若是想自己製造火炮，就得進入艱苦卓絕漫長的工業化才行，否則根本沒有可能製造出來火炮。

皇家橡樹1972

不得不承認這個題目涉及的範圍實在太廣了，現代火炮包含了軍隊現役中所有型號的火炮，其中包括了低膛壓的迫擊炮、無後座力炮以及火箭炮，如果一一例舉並加以詳細說明，那基本上可以編寫成一本著作了。鑑於篇幅限制，在這裡我們就以大多數主戰坦克所使用的滑膛炮為例來講述現代火炮身管的製造工藝吧。

現代主戰坦克的滑膛炮製造流程與傳統火炮基本一致，區別在於使用材料更理想、製造工藝更精湛。一門滑膛炮的炮管需要經過材料重熔、鑄造成型、鍛造加工、切削加工、鑽孔加工、精加工、自緊加工、鍍金加工這八大工藝流程加工後才能成為一根合格的火炮身管，最後需要與炮膛組合起來，再安裝隔熱套、駐退機、抽菸裝置等附件後才能成為一門真正意義上的坦克滑膛炮。

一門高性能的坦克滑膛炮需具備以下幾個硬指標：第一、加工低誤差；第二、射擊高精度；第三、使用壽命長。每一項指標都是在對製造國的冶金技術和加工技術的重大考驗，下面我們就以我國125毫米坦克滑膛炮為例來學習火炮的製造知識。

▼下圖為即將投入到電渣爐中實施“電渣重熔”的炮鋼。

優質的材料是製造現代先進火炮的基礎

製造火炮身管的材料俗稱“炮鋼”，炮鋼屬於耐高溫、屈服度高的高性能碳鎳鉻鉑系合金鋼，用傳統冶金工藝煉出來的炮鋼或多或少總是存在含雜質、結晶不夠緻密、合金成分分佈不均勻等問題，將會嚴重影響火炮身管的壽命和射擊精度。

比如我國的125毫米坦克滑膛炮藥室容積為13.6升，在發射硬質鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈時膛壓達到了驚人的640MPa（兆帕），炮口初速接近1800米/秒。

在開炮瞬間炮管內壁除了承受巨大壓力之外還要受到710℃的瞬時高溫熱衝擊，炮擊結束以後炮管又要從數百度高溫迅速冷卻，在經受如此快速的、反覆的交替升溫和降溫影響下，如果製作炮管的炮鋼不符合要求，勢必造成炮管壽命和射擊精度快速下降，嚴重時可能會誘發炸膛事故，這就對“炮鋼”材料提出了極為苛刻的要求。

為了獲得符合製造現代先進火炮身管要求的優質炮鋼，西方國家發明出名為“電渣重熔”的新工藝冶煉技術，所謂的“電渣重熔”技術說白了就是將傳統炮鋼進行二次熔鍊，然後一次鑄造成型，我國於上世紀60年代掌握該技術。

在重新熔鍊過程中炮鋼所含的多餘雜質會被一一清除，同時促使分佈不均的碳、鎳、鉻、鉑、釩幾種微量元素重新進行熔合，以達到澆鑄時獲得一件純度高、晶粒細化好、高屈服強度優質炮鋼的效果，通過“電渣重熔”獲得炮鋼鑄件就屬於優質的炮管制造材料。

炮鋼鑄件從電炸爐內提取出爐時只是一根又粗又大的工件，還需要鍛造機按照加工要求進行鍛打成型，然後使用車床在工件中心打孔，這時候一根優質的厚壁炮管坯就誕生了。

▼下圖為正在從電渣爐中提取炮鋼鑄件的液壓吊臂。

厚壁炮管坯精加工是賦予現代先進火炮靈魂的重要手段

通過“電渣重熔”獲得的優質炮管坯還不是真正意義上的炮管，只能算作“高性能合金厚壁無縫鋼管”，只有通過進一步加工後才能成為炮管，當加工精度達到誤差≤1絲時這根炮管就擁有了靈魂（1絲=0.01毫米，10微米），而火炮靈魂的體現形式就是超高的射擊精度。

我國125毫米坦克滑膛炮的炮管內壁加工精度要求就是誤差≤1絲，該型火炮量產前在實驗中曾經創造過4000米6發4中的傲人成績，這種射擊精度已經與英國“挑戰者”主戰坦克的120毫米線膛炮處於同一水平。

然而只擁有射擊高精度功能的火炮並不能滿足現代坦克的裝備要求，基於坦克滑膛炮高膛壓、高初速的考慮，如果僅憑火炮自身屈服度，炮管的承壓性能的提升並不明顯，因此炮管在內壁精加工之前還需要另一道工藝的處理——身管自緊技術。

火炮身管自緊技術分為機械自緊和液壓自緊兩種，原理是在火炮身管內施加超高壓，使炮管由內向外產生一定的塑性變形，這樣身管外層對內層會產生壓力差，在射擊時火炮身管就好像額外增加了一層抗壓套筒，能進一步提高火炮身管的承壓能力。另外一個作用是可以有效減小身管厚度，降低火炮重量。

▼下圖為火炮液壓身管自緊車床的局部特寫，銀色金屬棒為伸入跑管內實施液力衝壓的棒芯。

製造現代火炮的最後一道工藝——裝配

當火炮身管完成所有加工工藝後就需要將其與其他組件裝配在一起成為一門真正的坦克炮，仍然以我國125毫米坦克滑膛炮為例：該炮由炮身、炮膛、隔熱套、搖架、反後坐裝置（駐退機和復進機）、高低機、方向機、抽菸裝置、防危板、平衡機組成。

裝配時的第一個步驟是抽菸裝置的安裝，許多讀者至今不懂坦克炮身管上那個鼓包為何物，其實它就是抽菸裝置的抽菸部件；第二個步驟是身管與炮膛的組合，身管插入炮膛後採用螺紋聯結器將二者合體；第三個步驟為隔熱板安裝，隔熱板就是套在坦克炮身管上的套筒，它的是一種材質為鋁合金的單層同心套，中間以絕緣材料填充；第四個步驟也是最後一個裝配步驟，就是將反後坐裝置、高低機、方向機、防危板、平衡機等各部件安裝到炮膛上。至此一門具價值120萬元人民幣的現代先進坦克炮完成裝配，待校對和複檢後就可以通知總裝廠來驗貨交割了。

讀到這裡時也許有不少讀者會對套在火炮身管上面的隔熱板產生這樣的疑問——隔熱板究竟起到什麼作用呢？會不會影響火炮散熱呢？我們先來回答第二個問題：隔熱板的確阻礙了身管的散熱，但是現代主戰坦克的彈藥基數不超過50發，爆發射速為8發/分鐘，假設以爆發射速開炮，50發炮彈也只夠打6分多鐘，試問連續開火時間只有6多分鐘的火炮即便再熱又能熱到什麼程度呢？因此隔熱板雖然阻礙了身管散熱，但是並不對火炮性能產生影響。

再來回答第一個問題：隔熱板的作用是保護火炮身管不受外界溫度變化的影響。我國125毫米坦克滑膛炮在研發階段時曾做過相關實驗：分別將一門安裝了隔熱板和一門沒有安裝隔熱板的火炮放在太陽底下暴曬4個小時，結果那門安裝了隔熱板的火炮沒有絲毫變化，而另一門沒有安裝隔熱板的火炮的身管上下溫度差達3.6℃，炮口偏移2密位！

下圖為125毫米坦克炮身管與炮膛結合的部位，裝配時就像擰螺絲一樣旋入炮膛。

綜上所述我們得出這樣的的結論：現代火炮中的坦克滑膛炮身管制造工藝非常複雜，為了達到高性能要求，必須採用電渣重熔技術獲得優質材料，通過身管自緊技術加強炮管的屈服度和承壓能力，通過精加工的形式獲得超高的射擊精度，最後與其他組件裝配在一起以後一門先進的現代滑膛炮就製造完成了。現代火炮的製造說起來簡單但做起來卻非常困難，比如我國雖然在上世紀60年代就掌握電渣重熔冶煉技術，但是精加工技術和材料學卻十分落後。在研發99式和96式兩款主戰坦克時我國原本計劃從德國引進西方120毫米滑膛炮技術來填補我國相關領域的空白，但是德棍只願意轉讓105毫米坦克炮技術（美國M4主戰坦克的同款），120毫米坦克炮則只賣不教，倒逼之下我國軍工人員能在仿製俄羅斯D-81TM型125毫米坦克炮的基礎上融匯西方105毫米坦克炮技術，研發出具有自主知識產權的中國版125毫米滑膛炮，至今該型坦克滑膛炮依舊是除了140毫米坦克滑膛炮以外威力最大的坦克炮，為中國軍工人點贊。

▼下圖為泰國陸軍裝備的VT-4主戰坦克，該型坦克的主炮就是我國自行研發的125毫米滑膛炮，與99式和96式主戰坦克的主炮為統一款式，泰國陸軍選中我國VT-4主戰坦克的主要原因之一就是看中這門先進的大威力火炮。

兵器知識譜

問題範圍有點籠統了，現代火炮的範圍太大、包含的種類過多，雖說大體制造上有很多的相似之處，但至少僅以“坦克炮”和“大口徑艦炮”來論，其從技術指標到炮鋼材料、後續加工工藝或多或少都有不同。所以，本文僅能泛泛而談了。

火炮身管的基本需求

以坦克炮為例，其大體上由身管、炮閂、搖架、俯仰機構、轉動機構、平衡機構和抵消後坐力裝置等組成，但就其本源，最核心的部件還是火炮身管。因此談論火炮的製造，就必須先談談身管的製造技術。

實際上，由於坦克炮的性能指標要求，其身管制造在所有火炮類型中來說都算是要求比較苛刻的，簡單來說就是要兼顧壽命、強度、剛度、韌性、重量等實際需要，又要平衡技術性能、經濟性、便於量產的現實矛盾，所以製造合格的火炮身管，與在實驗室開發一款新型高強材料是兩碼事。那麼我們下面就從火炮身管材料（炮鋼）的選擇、冶煉以至於後續的加工工藝來略作說明。

火炮身管的材料與冶煉

研製一型機械設備，首先就要獲取合適的材料，火炮身管材料（炮鋼）的第一次大發展就要追溯到1850年左右，當時開發了鑄造法制備炮鋼並使最終火炮身管中殘留有一定的壓應力，炮鋼的抗拉強度能夠做到200MPa。進入20世紀以後，隨著材料學的進步，人們通過調整Cr-Mo-V（鉻-鉬-釩）系鋼材的化學成分比例，進一步提高了炮鋼的韌性、強度、疲勞特性等性能。通過不斷的研發試驗，科研人員又發現Ni（鎳）對於炮鋼來說是一種非常有益的元素，能夠抑制鋼材晶粒的粗大化發展，在提高鋼材強度的同時，還能改善其塑韌性，提升淬透性，這種發現迅速推動了含Ni炮鋼的推廣，即使到今天Cr-Ni-Mo-V系中碳低合金鍛鋼仍然統治了絕大多數火炮身管材料。這也從一個側面反應瞭如今依靠調整化學成分來改善炮鋼的力學性能，已經暫時走到了盡頭，無非是在七十年代採用中強度2%含Ni（鎳）炮鋼，發展到如今含3%左右Ni的較高強度炮鋼來應對更高的膛壓需求而已。

總體來說，通過化學成分提高炮鋼性能的方法暫時已經窮途末路，除非在材料學上再次完成一次突破性發展（比如國外正在研究的複合材料炮管和新型炮管綠色抗燒蝕塗層技術等）。但是，對炮鋼性能要求的提高仍然沒有止步，我們只好另闢蹊徑，在冶煉工藝上做文章，這也是本文下節的源起。不過，大家還是要明白，材料成分本身不是不重要，只是現有技術在兼顧各項性能以後已經窮盡了辦法，終歸炮鋼材料成分直接影響著火炮身管的強度、韌性、淬透性、低溫韌性、回火脆性、韌脆轉變溫度等具體性能，研究炮鋼材料中合金元素的添加種類和比例仍然是一個重要課題。

火炮身管材料的冶煉工藝

上文我們已經說到，通過調整炮鋼化學成分的方法來提升性能已經遭遇瓶頸，那麼提高冶煉鋼水的純淨度就成為改善鋼材綜合性能的主要辦法。有效去除和控制鍊鋼時鋼水中的S（硫）、P（磷）等非金屬夾雜元素，Pb（鉛）、Sb（銻）、Bi（鉍）、As（砷）、Sn（錫）等痕量元素（一種根據地殼中元素含量的劃分方法），氧、氫、氮等有害氣體（以上可以籠統的認為是對炮鋼性能有不利影響的化學元素），可以保障炮鋼的鍛鍊韌性、疲勞壽命和橫向性能。

為了獲取純淨的鋼水，我們在炮鋼的生產過程中必須從爐料就開始嚴格控制，並且需要採用真空處理、二次精煉等技術；針對鋼水中仍然含有的夾雜元素，可以加入稀土、鎂、鈣等元素進行脫硫和夾雜形態控制；在鋼材的組織結構和雜誌含量得以有效控制的前提下，我們可以通過鍛造（壓力加工）來控制元素分佈均勻性（主要是C碳元素）。但是，碳元素的宏觀偏析（在鋼錠、各鍛件梯度和圓切片中分佈差距很大）通過壓力加工只能改變偏析模式而無法消除，我們只能通過炮鋼的精煉工藝來改進凝固機理、防止溶質元素流動富集。談到這裡，我想大家又要想起“老生常談、高大上”的“電渣重融”技術了，沒錯電渣重融的確是一種不錯又有效的精煉工藝，但絕不是唯一，且多麼“高大上”的東西，這種技術蘇聯和德國已經開發並使用了半個多世紀了，而蘇聯上世紀六十年代就對法國出口了電渣重熔爐和相關技術專利，想想世界各國用這東西已經這麼久了，況且這東西本身又不存在禁售。所以談其火炮身管技術先進與否，絕不是一臺爐子和是否採用電渣重熔這麼簡單，我國科研人員所耗費的艱辛不足為外人道也。

上圖為法國L`ONDANINE兵工廠從前蘇聯引進的具有上世紀六十年代水平“電渣重融爐”的基本參數，該廠是法國主要的火炮身管制造廠家，在此只想說明電渣重熔技術僅僅是火炮性能改良中的一個小篇章，又老又成熟，著實沒啥可吹的。事實上，電渣重熔的技術原理非常簡單，將金屬鋼錠安裝在電極下面，浸入在熔渣池中熔融的熔渣裡（熔渣需要具備較高的電阻率，以便電流通過時大量產生熱來融化鋼錠；同時要具備鹼性，可以起到脫氧、脫硫效果；還有有很好的熔融流動性，可以進行充分的化學物理反應），接通的交流電在通過熔渣時因其高電阻而大量產生熱量，將浸入的鋼錠熔化，熔化後的鋼水通過熔渣池滴入熔融池，在進過冷凝器化熱重新凝結成鋼錠。通過這種方法，可以顯著降低鋼材中的非金屬夾雜、有害氣體含量，晶體顆粒更加細小均勻緻密，有效提高鋼材的力學性能。

值得注意的是，電渣重熔技術並非高性能火炮身管炮鋼的唯一精煉方法，著名的德國豹2坦克120mm滑膛炮（自用版）就不是電渣重熔法，德國當時使用的是13.5噸真空自耗電極電弧爐將鋼錠重熔成所需的精煉鋼錠。作為電渣重熔爐技術的先驅之一，德國很早就裝備電渣爐，但是他們依然使用真空自耗爐來精煉炮鋼是有其具體原因的（略去不講），這裡只說一下德國人自己進行的電渣重熔精煉和真空自耗精煉出來的鋼材性能研究：

德國人利用電渣重熔爐精煉出直徑1000mm，長度5000mm的精煉鋼錠，鍛打成五根火炮身管，與利用真空自耗電弧爐重熔鍊出的鋼錠鍛打成炮管進行了試驗比較和化學分析，所得結果基本一致，兩種製備方法通過後續工藝製造的火炮身管性能沒有差別。同時，為了進一步的比對兩種方法精煉鋼錠的性能，又採用了同一爐號冶煉出鋼錠進行試驗：

基本上，兩種精煉辦法在產品性能上並無明確的“誰高誰低”，左右選擇哪種辦法進行精煉的因素，可能就是經濟性、鋼廠現有配套設備適用性以及工藝延續性等現實條件的考量。

火炮身管的後續製造工藝

經過精煉後的身管坯件，後續要經過鍛造、熱處理後續加工等步驟，就能夠打造出合格的火炮身管。以德國的大口徑、高膛壓火炮身管（真空自耗法精煉炮鋼到最終成炮）的典型工藝為例，其具體步驟是：30噸鹼性電弧爐冶煉、真空脫氣下注法澆注鋼錠電極、電極清理打磨並切頭、12噸真空自耗電弧爐重熔精煉鋼錠、鍛造加熱爐加熱、壓力機鍛造、井式（立式）爐熱處理得到合格的身管炮鋼毛坯，再經進一步的校正、機加工、身管自緊、表面處理、檢驗檢測、等工序，基本就完成了火炮身管的製造。

由於內容量過大，本文的長度已經大大超過我的原本預期，所以關於火炮身管後續加工的具體情況，就不在這裡贅述了，需要交流的朋友可以關注留言。此外，需要注意的是，炮鋼精煉出來的鋼錠不一定都是實心的，美國的火炮身管制造很早就採用了“電渣重熔空心管坯”技術，這樣就大量提高了材料的利用率和節省後續深孔切削的工作量，其電渣重熔空心管坯的電渣爐是美國自己研製的，但是後續鍛造所用的旋轉精鍛機則是從奧地利進口的。因此，一說哪種設備需要進口就“高潮”的朋友們，就暫時閉嘴吧，工業領域目前還沒哪個國家可以完全依靠一己之力去生產各種合用的設備。

裝備空間

從火藥發明到火炮的發明，人類戰爭發生了巨大的改變，火炮這種長身管的武器迅速成為戰爭的寵兒，於是乎，火炮被稱為戰爭之神。其強大的火力一直是一個部隊戰鬥力的重要組成部分，其數量的多少與質量的好壞是作為一個軍隊在場戰役戰鬥中力量的的體現。而火炮的質量和戰鬥力，是由什麼構成的呢，其實就是那長長的身管。

看著長長的炮管，許多人都想，這麼長的炮管是怎麼製造出來的？是直接將鋼水倒入磨具？還是一節一節的焊接出來的？其實都不是，而是“磨”出來的！

炮管是火炮戰鬥力的體現。火炮射擊時候，火藥的爆發推動炮彈的推出，炮彈的摩擦以及火藥爆炸的作用，可以使炮管承受的溫度，可以瞬間達到3000°以上，高溫不僅僅會使火炮炮管發紅發燙，更會在強大的內外壓力的作用下，使火炮的身管產生形變而造成不可逆的損壞。所以，在世界各國，解決高溫、高壓、摩擦、腐蝕下保持火炮身管不產生損壞，是每個國家生產火炮炮管生產時候必須直面的的問題。

目前，主要是靠研製性能不錯的合金鋼管，如：碳鎳鉻鉑系合金鋼，也有在裡面填入一些稀有金屬，如：添加點釩做改性鋼。由於炮管的特殊原因，所以，一般的製作工藝，是不可能製造出滿足軍隊要求的火炮身管的。

尤其是現代火炮製作中，最為重要的，就是膛線。雖然從字面意思，其實就是幾道線條，但它確實火炮射擊精度以及使用壽命的重要保障，它是火炮發展中，最為革命性的成果。其實呢，現代炮管膛孔的加工方法就是先用一種配用超長鑽頭的大型鑽床鑽出一個孔，接著到鏜床上將這個孔逐步鏜削成型。

但是，一根合格泡管的製作，需要多個工序，從材料的選擇與比例，以及製作鍛造等製作出毛坯，再到精加工以及內外加工與膛線鑽取。再到內外表面的處理等。看著簡單的一個炮管，從製作到成型合格出廠，需要幾十刀工序手續。如電渣重融，深孔鑽取，以及材料選擇比例，以及冶煉等各種製造工藝，其實都不是一朝一夕可以掌握的，目前掌握完整火炮製造工藝的國家，雙手都可以數出來，掌握炮管制作，也是一個國家工業實力的體現。

猴子軍師

鍊鋼/冶金，鑄造，生產合金鋼坯

鍛壓，消除毛坯內部缺陷，毛坯成型，圓柱形毛坯

機械加工，製造圓柱形實心鋼柱

鏜孔，製成無縫鋼管。這是最關鍵的步驟，要求加工精度極高。

擠壓加工膛線

淬火/熱處理，提高表面硬度，增強耐磨性，增加使用壽命

一葉楓流

以前是電渣重熔鑄造，後來是熱鍛，後來是冷精鍛，火炮基本不用拉床拉膛線，刀具機加會切斷金屬排列連續性，還有什麼身管自緊技術啥的，記不清了。

0香辣肉絲0

以高膛壓的防空大口徑火炮身管為例。特種鋼，鍛造成坯，機加成型，探傷，拔膛線。這就差不多了。加工精度檢測如今幾乎完全自動化了。

風吹6700

首先是選擇製造炮身管的材料，現代炮管材料基本上都是電渣重熔的特種合金鋼。然後用精鍛機進行精煅增加炮管的強度及消除金屬應力，最後用特種鑽床進行刻樘線校正身管精度。

總之越是現代高樘壓身管火炮製造難度係數越大，現在世界各國有這個能力的國家也就十多個，連印度這樣的國家也不具備高樘壓長身管火炮的能力。

關鍵字: 軍事 火炮 炮管