Сплавы военного времени: музейная броня под микроскопом уральских исследователей

Ради исторической объективности

В первой части материала об исследовании брони шла речь о сплавах самоходных артиллерийских установок СУ-100, СУ-122 и СУ-85 из Музея военной техники в Верхней Пышме. Исследователи из Института физики металлов УрО РАН выяснили, что металлургам военного времени удавалось в общих чертах соблюдать рецептуру брони 8С. Уникальность проекта, в котором приняли участие сотрудники трёх екатеринбургских НИИ, в полученных данных, которые ранее можно было получить только из архивных источников 75-летней давности. Даже современные статьи и издания бывшего «Броневого НИИ», ныне НИЦ Курчатовский институт - ЦНИИ КМ Прометей, наполнены не экспериментальными данными наших дней, а лишь результатами исследований военного времени.


Для описания всей серьёзности арсенала, который исследователям удалось привлечь к проекту, стоит назвать несколько используемых приборов: переносной рентгенофлуоресцентный и оптико-эмиссионный спектрометр, баллистический твердомер, ультразвуковой дефектоскоп, а также сканирующий электронный и оптический микроскопы. Современное оборудование позволило по-новому взглянуть на состав брони танков и САУ – спектрометры определяли содержание 15-18 элементов.

Результаты оказались неожиданными даже для самих исследователей. Современная аппаратура выявила в броне самоходных орудий, собранных на Уралмаше в 1942-1943 годах, повышенное содержание меди. Как известно, медь к легирующим элементам брони не относится. Всё дело в особом составе уральских руд, из которых на Новотагильском металлургическом комбинате, Магнитогорском и Новокузнецком заводах выплавляли броню 8С. Конечно, медь фиксировалась в броне Т-34 из Харькова и Сталинграда, но в уральских сплавах её было гораздо больше. О чём это говорит? Теперь можно с определённой долей уверенности определять принадлежность брони к тому или иному заводу изготовителю. Нередко музейные работники собирали выставочные экземпляры бронетехники из нескольких машин, навсегда уничтожая аутентичность. Конечно, для такой атрибуции предварительно необходимы более масштабные исследования доступных бронированных экспонатов по всей России.

Интересно сравнение состава брони советских самоходок и трофейной немецкой техники. Образцы тевтонской стали брали с уникального экспоната Музея в Верхней Пышме – САУ-76И, переделанной в Красной армии из танка Pz. III. Пробы взяли с левого и правого бортов, люков и командирской башенки. Оказалось, что химический состав всех проб различен! В качестве вариантов объяснения авторы предполагают, что на немецкий сборочный завод приходили листы брони от разных поставщиков. Немцы сподобились сварить танк из разномастных остатков на складе? Вполне возможно, уже на ремонтной базе советские инженеры собрали конкретную САУ-76И из некондиционных трофейных бронемашин. По этой причине и фиксируются различия в составе брони по всему корпусу. Сравнивая немецкую и отечественную броню времён войны, авторы исследования отметили различия в доле углерода и части легирующих добавок – марганца, хрома, никеля и кремния, что должно было делать вражескую броню более хрупкой. Но при этом более твёрдой – исследования обнаружили поверхностный цементированный слой брони твёрдостью 580-590 НВ (по Бринеллю).

Броня Сталинграда и Харькова

Как уже упоминалось выше, объектами исследований учёных-металлургов стали самоходные орудия СУ-85, СУ-122, СУ-100 и два танка Т-34-76 из Харьковского завода № 183 и Сталинградского тракторного. Об особенностях брони самоходок шла речь в предыдущей части истории, теперь пришла очередь танковых сплавов. Вполне естественно, состав брони харьковского танка в наибольшей степени соответствует технологическим нормативам для стали 8С. Т-34 был произведён в 1940 году, и броня 8С для него в Харьков приходила с Мариупольского завода им. Ильича. Это позволяло использовать броню гусеничной машины в качестве эталонной модели, изготовленной по всем нормативам. Состав брони определяли по итогам исследования проб из кормового листа харьковского Т-34, очевидно, чтобы не портить внешний вид исторической реликвии.


Мариупольский завод на то время был единственным предприятием, способным к выплавке и закалке столь сложных сплавов. Мало того, 8С вообще разрабатывалась именно под специфику мариупольского производства. Это очень наглядно иллюстрирует, с какими сложностями пришлось столкнуться отечественным металлургам (в частности, из ЦНИИ-48), когда Мариуполь оказался под оккупацией. Неудивительно, что в составе брони танка из Сталинграда, как выяснили в ходе современного исследования, повышенное количество фосфора и углерода. А это, в свою очередь, ведёт к повышенной хрупкости брони. На экземпляре из Музея учёные обнаружили небольшой пролом брони от вражеского снаряда – вполне вероятно, это следствие некондиционного качества стали. Но винить в этом напрямую поставщика брони (сталинградский завод «Баррикада») нельзя. Во-первых, в начале войны для сохранения объёмов поставок снизили требования военной приёмки к качеству брони. А во-вторых, удаление фосфора из стали – очень трудоёмкий процесс, на который у заводов военного времени зачастую просто не было ресурсов. Для справки: доля углерода, важного элемента брони, в харьковском танке составляет нормативные 0,22 %, а вот в сталинградской машине его уже более чем в два раза больше – 0,47 %.

Один из авторов исследования Никита Мельников из Института истории и археологии УрО РАН особое внимание уделил в одной из статей качеству сварных швов отечественных танков. Особенно грубо они выглядели в сравнении с немецкой и лендлизовской техникой. Ничего удивительного и тем более криминального в этом нет – советские рабочие собирали танки далеко не в таких же тепличных условиях, как в Германии и тем более в Соединённых Штатах. Фронту в первую очередь требовалось количество бронемашин, а качество зачастую уходило на второй или даже на третий план. Впрочем, излишне критическое отношение к качеству советской бронетанковой техники времени войны отличает большую часть материалов кандидата исторических наук Никиты Мельникова.

Важной частью исследования выступали испытания брони на твёрдость по методу Бринелля. Примечательно, что броня самоходных орудий, выпущенных на одном заводе, немало отличается друг от друга. Самой «мягкой» оказалась броня СУ-85 – 380-340 НВ, далее следует СУ-122 с 380-405 НВ, и, наконец, СУ-100, бортовой лист которой обладал твёрдостью в 410-435 НВ. При этом лобовая броня последней самоходки была твёрдостью всего 270 НВ.

Итогом данного небезынтересного и важного исследования уральских металлургов и историков остаётся тезис, озвученный в предыдущей части – советским технологам и инженерам в 1941-1945 годах удалось сохранить марочный состав легендарной 8С. Несмотря на эвакуацию, несмотря на дефицит легирующих добавок, несмотря на отсутствие производственной базы. Авторам исследования остаётся пожелать продолжения работы в этом направлении и расширения объектов изучения. Благо на просторах нашей Родины ещё немало образцов музейной бронетехники, овеянной бессмертной славой.

Источники:
1. Статья «Фрактографическое исследование броневой стали самоходных артиллерийских установок Красной Армии» в журнале Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures Issue 2, 2020. Авторы: 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. 2020 год.
2. Статья «Броневая сталь средних танков и самоходных артиллерийских установок Красной Армии в годы Великой Отечественной войны» в журнале «Урал индустриальный. Бакунинские чтения». Авторы: Б. А. Гижевский, М. В. Дегтярев, Н. Н. Мельников. 2020 год.
3. Статья «Историческая память и бронетехника: военные музеи как источник новых данных о периоде Великой Отечественной войны» в сборнике «Великая Отечественная война в исторической памяти народа: изучение, интерпретация, уроки прошлого». Автор Н. Н. Мельников. 2020 год.