黄韬铭

表面和内壁粗加工之后要进行炮管内壁镗转工序，就是将炮管内部切削成火炮需要壁厚。
图片上是枪管钻刀，炮管钻刀外形与它是一样的，只不过大小不同，深孔钻刀的截面呈V字型，探进炮管进行切削时钢屑会从V口处排出来，不会在管内积累形成积累。

膛线加工完成后还要进行精磨工艺，就是将加工时所产生的金属毛刺处理掉，再研磨成最终需要的炮管直径精度，精磨工序之后还有“镀铬”工艺，使炮管更加耐高温气体腐蚀…。

通过前面这些简要的图片说明就可以了解到火炮炮管的制造是极其繁琐的！它的制造完全是现代大工业的产物，没有50年甚至上百年的重工业化根本制造不出来火炮！还需要国家每一年都要进行巨额资金投入形成产业链才行，而与这条产业链相关的工人、工艺师、工程师少则数百万，多则上千万，这些人的教育与培训工作又要花费巨额资金，工厂的建设、设备的安装、人员培训，这三比费用至少要上千亿的投入！

所以，目前世界上可以制造火炮的国家就那么几个，各个都是强大的工业化国家！而其他国家若是想自己制造火炮，就得进入艰苦卓绝漫长的工业化才行，否则根本没有可能制造出来火炮。

皇家橡树1972

不得不承认这个题目涉及的范围实在太广了，现代火炮包含了军队现役中所有型号的火炮，其中包括了低膛压的迫击炮、无后座力炮以及火箭炮，如果一一例举并加以详细说明，那基本上可以编写成一本著作了。鉴于篇幅限制，在这里我们就以大多数主战坦克所使用的滑膛炮为例来讲述现代火炮身管的制造工艺吧。

现代主战坦克的滑膛炮制造流程与传统火炮基本一致，区别在于使用材料更理想、制造工艺更精湛。一门滑膛炮的炮管需要经过材料重熔、铸造成型、锻造加工、切削加工、钻孔加工、精加工、自紧加工、镀金加工这八大工艺流程加工后才能成为一根合格的火炮身管，最后需要与炮膛组合起来，再安装隔热套、驻退机、抽烟装置等附件后才能成为一门真正意义上的坦克滑膛炮。

一门高性能的坦克滑膛炮需具备以下几个硬指标：第一、加工低误差；第二、射击高精度；第三、使用寿命长。每一项指标都是在对制造国的冶金技术和加工技术的重大考验，下面我们就以我国125毫米坦克滑膛炮为例来学习火炮的制造知识。

▼下图为即将投入到电渣炉中实施“电渣重熔”的炮钢。

优质的材料是制造现代先进火炮的基础

制造火炮身管的材料俗称“炮钢”，炮钢属于耐高温、屈服度高的高性能碳镍铬铂系合金钢，用传统冶金工艺炼出来的炮钢或多或少总是存在含杂质、结晶不够致密、合金成分分布不均匀等问题，将会严重影响火炮身管的寿命和射击精度。

比如我国的125毫米坦克滑膛炮药室容积为13.6升，在发射硬质钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹时膛压达到了惊人的640MPa（兆帕），炮口初速接近1800米/秒。

在开炮瞬间炮管内壁除了承受巨大压力之外还要受到710℃的瞬时高温热冲击，炮击结束以后炮管又要从数百度高温迅速冷却，在经受如此快速的、反复的交替升温和降温影响下，如果制作炮管的炮钢不符合要求，势必造成炮管寿命和射击精度快速下降，严重时可能会诱发炸膛事故，这就对“炮钢”材料提出了极为苛刻的要求。

为了获得符合制造现代先进火炮身管要求的优质炮钢，西方国家发明出名为“电渣重熔”的新工艺冶炼技术，所谓的“电渣重熔”技术说白了就是将传统炮钢进行二次熔炼，然后一次铸造成型，我国于上世纪60年代掌握该技术。

在重新熔炼过程中炮钢所含的多余杂质会被一一清除，同时促使分布不均的碳、镍、铬、铂、钒几种微量元素重新进行熔合，以达到浇铸时获得一件纯度高、晶粒细化好、高屈服强度优质炮钢的效果，通过“电渣重熔”获得炮钢铸件就属于优质的炮管制造材料。

炮钢铸件从电炸炉内提取出炉时只是一根又粗又大的工件，还需要锻造机按照加工要求进行锻打成型，然后使用车床在工件中心打孔，这时候一根优质的厚壁炮管坯就诞生了。

▼下图为正在从电渣炉中提取炮钢铸件的液压吊臂。

厚壁炮管坯精加工是赋予现代先进火炮灵魂的重要手段

通过“电渣重熔”获得的优质炮管坯还不是真正意义上的炮管，只能算作“高性能合金厚壁无缝钢管”，只有通过进一步加工后才能成为炮管，当加工精度达到误差≤1丝时这根炮管就拥有了灵魂（1丝=0.01毫米，10微米），而火炮灵魂的体现形式就是超高的射击精度。

我国125毫米坦克滑膛炮的炮管内壁加工精度要求就是误差≤1丝，该型火炮量产前在实验中曾经创造过4000米6发4中的傲人成绩，这种射击精度已经与英国“挑战者”主战坦克的120毫米线膛炮处于同一水平。

然而只拥有射击高精度功能的火炮并不能满足现代坦克的装备要求，基于坦克滑膛炮高膛压、高初速的考虑，如果仅凭火炮自身屈服度，炮管的承压性能的提升并不明显，因此炮管在内壁精加工之前还需要另一道工艺的处理——身管自紧技术。

火炮身管自紧技术分为机械自紧和液压自紧两种，原理是在火炮身管内施加超高压，使炮管由内向外产生一定的塑性变形，这样身管外层对内层会产生压力差，在射击时火炮身管就好像额外增加了一层抗压套筒，能进一步提高火炮身管的承压能力。另外一个作用是可以有效减小身管厚度，降低火炮重量。

▼下图为火炮液压身管自紧车床的局部特写，银色金属棒为伸入跑管内实施液力冲压的棒芯。

制造现代火炮的最后一道工艺——装配

当火炮身管完成所有加工工艺后就需要将其与其他组件装配在一起成为一门真正的坦克炮，仍然以我国125毫米坦克滑膛炮为例：该炮由炮身、炮膛、隔热套、摇架、反后坐装置（驻退机和复进机）、高低机、方向机、抽烟装置、防危板、平衡机组成。

装配时的第一个步骤是抽烟装置的安装，许多读者至今不懂坦克炮身管上那个鼓包为何物，其实它就是抽烟装置的抽烟部件；第二个步骤是身管与炮膛的组合，身管插入炮膛后采用螺纹联结器将二者合体；第三个步骤为隔热板安装，隔热板就是套在坦克炮身管上的套筒，它的是一种材质为铝合金的单层同心套，中间以绝缘材料填充；第四个步骤也是最后一个装配步骤，就是将反后坐装置、高低机、方向机、防危板、平衡机等各部件安装到炮膛上。至此一门具价值120万元人民币的现代先进坦克炮完成装配，待校对和复检后就可以通知总装厂来验货交割了。

读到这里时也许有不少读者会对套在火炮身管上面的隔热板产生这样的疑问——隔热板究竟起到什么作用呢？会不会影响火炮散热呢？我们先来回答第二个问题：隔热板的确阻碍了身管的散热，但是现代主战坦克的弹药基数不超过50发，爆发射速为8发/分钟，假设以爆发射速开炮，50发炮弹也只够打6分多钟，试问连续开火时间只有6多分钟的火炮即便再热又能热到什么程度呢？因此隔热板虽然阻碍了身管散热，但是并不对火炮性能产生影响。

再来回答第一个问题：隔热板的作用是保护火炮身管不受外界温度变化的影响。我国125毫米坦克滑膛炮在研发阶段时曾做过相关实验：分别将一门安装了隔热板和一门没有安装隔热板的火炮放在太阳底下暴晒4个小时，结果那门安装了隔热板的火炮没有丝毫变化，而另一门没有安装隔热板的火炮的身管上下温度差达3.6℃，炮口偏移2密位！

下图为125毫米坦克炮身管与炮膛结合的部位，装配时就像拧螺丝一样旋入炮膛。

综上所述我们得出这样的的结论：现代火炮中的坦克滑膛炮身管制造工艺非常复杂，为了达到高性能要求，必须采用电渣重熔技术获得优质材料，通过身管自紧技术加强炮管的屈服度和承压能力，通过精加工的形式获得超高的射击精度，最后与其他组件装配在一起以后一门先进的现代滑膛炮就制造完成了。现代火炮的制造说起来简单但做起来却非常困难，比如我国虽然在上世纪60年代就掌握电渣重熔冶炼技术，但是精加工技术和材料学却十分落后。在研发99式和96式两款主战坦克时我国原本计划从德国引进西方120毫米滑膛炮技术来填补我国相关领域的空白，但是德棍只愿意转让105毫米坦克炮技术（美国M4主战坦克的同款），120毫米坦克炮则只卖不教，倒逼之下我国军工人员能在仿制俄罗斯D-81TM型125毫米坦克炮的基础上融汇西方105毫米坦克炮技术，研发出具有自主知识产权的中国版125毫米滑膛炮，至今该型坦克滑膛炮依旧是除了140毫米坦克滑膛炮以外威力最大的坦克炮，为中国军工人点赞。

▼下图为泰国陆军装备的VT-4主战坦克，该型坦克的主炮就是我国自行研发的125毫米滑膛炮，与99式和96式主战坦克的主炮为统一款式，泰国陆军选中我国VT-4主战坦克的主要原因之一就是看中这门先进的大威力火炮。

兵器知识谱

问题范围有点笼统了，现代火炮的范围太大、包含的种类过多，虽说大体制造上有很多的相似之处，但至少仅以“坦克炮”和“大口径舰炮”来论，其从技术指标到炮钢材料、后续加工工艺或多或少都有不同。所以，本文仅能泛泛而谈了。

火炮身管的基本需求

以坦克炮为例，其大体上由身管、炮闩、摇架、俯仰机构、转动机构、平衡机构和抵消后坐力装置等组成，但就其本源，最核心的部件还是火炮身管。因此谈论火炮的制造，就必须先谈谈身管的制造技术。

实际上，由于坦克炮的性能指标要求，其身管制造在所有火炮类型中来说都算是要求比较苛刻的，简单来说就是要兼顾寿命、强度、刚度、韧性、重量等实际需要，又要平衡技术性能、经济性、便于量产的现实矛盾，所以制造合格的火炮身管，与在实验室开发一款新型高强材料是两码事。那么我们下面就从火炮身管材料（炮钢）的选择、冶炼以至于后续的加工工艺来略作说明。

火炮身管的材料与冶炼

研制一型机械设备，首先就要获取合适的材料，火炮身管材料（炮钢）的第一次大发展就要追溯到1850年左右，当时开发了铸造法制备炮钢并使最终火炮身管中残留有一定的压应力，炮钢的抗拉强度能够做到200MPa。进入20世纪以后，随着材料学的进步，人们通过调整Cr-Mo-V（铬-钼-钒）系钢材的化学成分比例，进一步提高了炮钢的韧性、强度、疲劳特性等性能。通过不断的研发试验，科研人员又发现Ni（镍）对于炮钢来说是一种非常有益的元素，能够抑制钢材晶粒的粗大化发展，在提高钢材强度的同时，还能改善其塑韧性，提升淬透性，这种发现迅速推动了含Ni炮钢的推广，即使到今天Cr-Ni-Mo-V系中碳低合金锻钢仍然统治了绝大多数火炮身管材料。这也从一个侧面反应了如今依靠调整化学成分来改善炮钢的力学性能，已经暂时走到了尽头，无非是在七十年代采用中强度2%含Ni（镍）炮钢，发展到如今含3%左右Ni的较高强度炮钢来应对更高的膛压需求而已。

总体来说，通过化学成分提高炮钢性能的方法暂时已经穷途末路，除非在材料学上再次完成一次突破性发展（比如国外正在研究的复合材料炮管和新型炮管绿色抗烧蚀涂层技术等）。但是，对炮钢性能要求的提高仍然没有止步，我们只好另辟蹊径，在冶炼工艺上做文章，这也是本文下节的源起。不过，大家还是要明白，材料成分本身不是不重要，只是现有技术在兼顾各项性能以后已经穷尽了办法，终归炮钢材料成分直接影响着火炮身管的强度、韧性、淬透性、低温韧性、回火脆性、韧脆转变温度等具体性能，研究炮钢材料中合金元素的添加种类和比例仍然是一个重要课题。

火炮身管材料的冶炼工艺

上文我们已经说到，通过调整炮钢化学成分的方法来提升性能已经遭遇瓶颈，那么提高冶炼钢水的纯净度就成为改善钢材综合性能的主要办法。有效去除和控制炼钢时钢水中的S（硫）、P（磷）等非金属夹杂元素，Pb（铅）、Sb（锑）、Bi（铋）、As（砷）、Sn（锡）等痕量元素（一种根据地壳中元素含量的划分方法），氧、氢、氮等有害气体（以上可以笼统的认为是对炮钢性能有不利影响的化学元素），可以保障炮钢的锻炼韧性、疲劳寿命和横向性能。

为了获取纯净的钢水，我们在炮钢的生产过程中必须从炉料就开始严格控制，并且需要采用真空处理、二次精炼等技术；针对钢水中仍然含有的夹杂元素，可以加入稀土、镁、钙等元素进行脱硫和夹杂形态控制；在钢材的组织结构和杂志含量得以有效控制的前提下，我们可以通过锻造（压力加工）来控制元素分布均匀性（主要是C碳元素）。但是，碳元素的宏观偏析（在钢锭、各锻件梯度和圆切片中分布差距很大）通过压力加工只能改变偏析模式而无法消除，我们只能通过炮钢的精炼工艺来改进凝固机理、防止溶质元素流动富集。谈到这里，我想大家又要想起“老生常谈、高大上”的“电渣重融”技术了，没错电渣重融的确是一种不错又有效的精炼工艺，但绝不是唯一，且多么“高大上”的东西，这种技术苏联和德国已经开发并使用了半个多世纪了，而苏联上世纪六十年代就对法国出口了电渣重熔炉和相关技术专利，想想世界各国用这东西已经这么久了，况且这东西本身又不存在禁售。所以谈其火炮身管技术先进与否，绝不是一台炉子和是否采用电渣重熔这么简单，我国科研人员所耗费的艰辛不足为外人道也。

上图为法国L`ONDANINE兵工厂从前苏联引进的具有上世纪六十年代水平“电渣重融炉”的基本参数，该厂是法国主要的火炮身管制造厂家，在此只想说明电渣重熔技术仅仅是火炮性能改良中的一个小篇章，又老又成熟，着实没啥可吹的。事实上，电渣重熔的技术原理非常简单，将金属钢锭安装在电极下面，浸入在熔渣池中熔融的熔渣里（熔渣需要具备较高的电阻率，以便电流通过时大量产生热来融化钢锭；同时要具备碱性，可以起到脱氧、脱硫效果；还有有很好的熔融流动性，可以进行充分的化学物理反应），接通的交流电在通过熔渣时因其高电阻而大量产生热量，将浸入的钢锭熔化，熔化后的钢水通过熔渣池滴入熔融池，在进过冷凝器化热重新凝结成钢锭。通过这种方法，可以显著降低钢材中的非金属夹杂、有害气体含量，晶体颗粒更加细小均匀致密，有效提高钢材的力学性能。

值得注意的是，电渣重熔技术并非高性能火炮身管炮钢的唯一精炼方法，著名的德国豹2坦克120mm滑膛炮（自用版）就不是电渣重熔法，德国当时使用的是13.5吨真空自耗电极电弧炉将钢锭重熔成所需的精炼钢锭。作为电渣重熔炉技术的先驱之一，德国很早就装备电渣炉，但是他们依然使用真空自耗炉来精炼炮钢是有其具体原因的（略去不讲），这里只说一下德国人自己进行的电渣重熔精炼和真空自耗精炼出来的钢材性能研究：

德国人利用电渣重熔炉精炼出直径1000mm，长度5000mm的精炼钢锭，锻打成五根火炮身管，与利用真空自耗电弧炉重熔炼出的钢锭锻打成炮管进行了试验比较和化学分析，所得结果基本一致，两种制备方法通过后续工艺制造的火炮身管性能没有差别。同时，为了进一步的比对两种方法精炼钢锭的性能，又采用了同一炉号冶炼出钢锭进行试验：

基本上，两种精炼办法在产品性能上并无明确的“谁高谁低”，左右选择哪种办法进行精炼的因素，可能就是经济性、钢厂现有配套设备适用性以及工艺延续性等现实条件的考量。

火炮身管的后续制造工艺

经过精炼后的身管坯件，后续要经过锻造、热处理后续加工等步骤，就能够打造出合格的火炮身管。以德国的大口径、高膛压火炮身管（真空自耗法精炼炮钢到最终成炮）的典型工艺为例，其具体步骤是：30吨碱性电弧炉冶炼、真空脱气下注法浇注钢锭电极、电极清理打磨并切头、12吨真空自耗电弧炉重熔精炼钢锭、锻造加热炉加热、压力机锻造、井式（立式）炉热处理得到合格的身管炮钢毛坯，再经进一步的校正、机加工、身管自紧、表面处理、检验检测、等工序，基本就完成了火炮身管的制造。

由于内容量过大，本文的长度已经大大超过我的原本预期，所以关于火炮身管后续加工的具体情况，就不在这里赘述了，需要交流的朋友可以关注留言。此外，需要注意的是，炮钢精炼出来的钢锭不一定都是实心的，美国的火炮身管制造很早就采用了“电渣重熔空心管坯”技术，这样就大量提高了材料的利用率和节省后续深孔切削的工作量，其电渣重熔空心管坯的电渣炉是美国自己研制的，但是后续锻造所用的旋转精锻机则是从奥地利进口的。因此，一说哪种设备需要进口就“高潮”的朋友们，就暂时闭嘴吧，工业领域目前还没哪个国家可以完全依靠一己之力去生产各种合用的设备。

装备空间

从火药发明到火炮的发明，人类战争发生了巨大的改变，火炮这种长身管的武器迅速成为战争的宠儿，于是乎，火炮被称为战争之神。其强大的火力一直是一个部队战斗力的重要组成部分，其数量的多少与质量的好坏是作为一个军队在场战役战斗中力量的的体现。而火炮的质量和战斗力，是由什么构成的呢，其实就是那长长的身管。

看着长长的炮管，许多人都想，这么长的炮管是怎么制造出来的？是直接将钢水倒入磨具？还是一节一节的焊接出来的？其实都不是，而是“磨”出来的！

炮管是火炮战斗力的体现。火炮射击时候，火药的爆发推动炮弹的推出，炮弹的摩擦以及火药爆炸的作用，可以使炮管承受的温度，可以瞬间达到3000°以上，高温不仅仅会使火炮炮管发红发烫，更会在强大的内外压力的作用下，使火炮的身管产生形变而造成不可逆的损坏。所以，在世界各国，解决高温、高压、摩擦、腐蚀下保持火炮身管不产生损坏，是每个国家生产火炮炮管生产时候必须直面的的问题。

目前，主要是靠研制性能不错的合金钢管，如：碳镍铬铂系合金钢，也有在里面填入一些稀有金属，如：添加点钒做改性钢。由于炮管的特殊原因，所以，一般的制作工艺，是不可能制造出满足军队要求的火炮身管的。

尤其是现代火炮制作中，最为重要的，就是膛线。虽然从字面意思，其实就是几道线条，但它确实火炮射击精度以及使用寿命的重要保障，它是火炮发展中，最为革命性的成果。其实呢，现代炮管膛孔的加工方法就是先用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔，接着到镗床上将这个孔逐步镗削成型。

但是，一根合格泡管的制作，需要多个工序，从材料的选择与比例，以及制作锻造等制作出毛坯，再到精加工以及内外加工与膛线钻取。再到内外表面的处理等。看着简单的一个炮管，从制作到成型合格出厂，需要几十刀工序手续。如电渣重融，深孔钻取，以及材料选择比例，以及冶炼等各种制造工艺，其实都不是一朝一夕可以掌握的，目前掌握完整火炮制造工艺的国家，双手都可以数出来，掌握炮管制作，也是一个国家工业实力的体现。

猴子军师

炼钢/冶金，铸造，生产合金钢坯

锻压，消除毛坯内部缺陷，毛坯成型，圆柱形毛坯

机械加工，制造圆柱形实心钢柱

镗孔，制成无缝钢管。这是最关键的步骤，要求加工精度极高。

挤压加工膛线

淬火/热处理，提高表面硬度，增强耐磨性，增加使用寿命

一叶枫流

以前是电渣重熔铸造，后来是热锻，后来是冷精锻，火炮基本不用拉床拉膛线，刀具机加会切断金属排列连续性，还有什么身管自紧技术啥的，记不清了。

0香辣肉丝0

以高膛压的防空大口径火炮身管为例。特种钢，锻造成坯，机加成型，探伤，拔膛线。这就差不多了。加工精度检测如今几乎完全自动化了。

风吹6700

首先是选择制造炮身管的材料，现代炮管材料基本上都是电渣重熔的特种合金钢。然后用精锻机进行精煅增加炮管的强度及消除金属应力，最后用特种钻床进行刻樘线校正身管精度。

总之越是现代高樘压身管火炮制造难度系数越大，现在世界各国有这个能力的国家也就十多个，连印度这样的国家也不具备高樘压长身管火炮的能力。

關鍵字: 火炮 炮管 制造