CN107735501A - 用于小口径武器的钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢组合物、其制造方法、由此获得的硬度为46HRC至48HRC并且在‑40℃下的回弹性KV为至少40焦耳的钢坯以及它们在制造压力器械部件中的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种旨在用于制造小口径武器的管的新型钢,这种钢在高压下管过度膨胀时具有良好的延展性和良好的爆破强度。
背景技术
在武器使用期间,其膛管(barrel)承受高热和机械应力。对膛管而言特别重要的是在武器射击时不会爆裂,爆裂可能会伤害其使用者。因此,有必要提供高安全性和高质量的武器。为此,需要即使在非常低的温度下也具有良好的机械特性和特别好的爆破强度的可用的钢。
专利申请AT 508777和US 2011/0253270A1描述了一类用于制造小口径武器管的钢,其主要元素的含量高于这些应用通用的含量。因此,这种钢具体包含:
3.6-4.4%的Cr,有利地3.8-4.2%的Cr;
1.2-1.8%的Mo,有利地1.4-1.6%的Mo;和
0.42-0.5%的V,有利地0.44-0.48%的V。
这些文献指出,该高含量的铬和钼对材料的淬火行为及其在高温下的性能具有有利的影响。具体地,根据AT 508777图1的比较例,具有相当低的铬和钼含量的钢V320不满足用于390℃以上的膛管的条件。另一方面,在所述文献中描述的钢的种类能够在回火温度高于560℃的情况下获得期望的机械性能,因此,能够实现在高达500℃的温度下具有高的热机械强度。然而,使用高含量的铬、钼和钒是昂贵的。此外,所述文献中未涉及钢的回弹性能,专利申请AT 508777在图2中示出了其在-40℃下的标准回弹值为30J。目前,获得可用的具有更好的回弹值(特别是在-40℃下至少为40J的回弹值)、而同时降低该钢的生产成本将是有利的。此外,这些高含量的铬、钼和钒需要高于940℃的高淬火处理温度,这可能引起淬火后的变形增加并凸显了脱碳的风险。
日本专利申请JP 2000-080444还描述了一类用作武器管的钢。这是一种具有比常规的3%Cr钢更低的铬含量但具有更高Mo和V含量的钢。然而,所描述的种类只能达到限于36HRC的HRC硬度水平。这种硬度水平与高范围应用所需的水平(46-48HRC)相差很远。此外,鉴于对于3%Cr钢而言最小低温回弹水平为20J,而所声称的最小值为16J,相较于标准的3%Cr钢,所声称的低温回弹水平低。
因此,如果能够获得具有更好回弹值,特别是在-40℃下至少为40J回弹值、并同时具有高范围应用所需的硬度(46-48HRC)的可用的钢将是有利的。
专利US 2 876 095描述了通过在液态金属生产期间添加稀土金属,而用作具有改善的使用寿命的武器管的两类钢。其中的铬和钼含量低于现有技术的其它钢。然而,所述专利未对任何特定的机械性能进行描述,特别是未指明钢的热机械强度或回弹性。
发明内容
发明人注意到,出乎意料地,可以获得比现有技术更廉价的新型钢,其回弹值高于目前的钢,特别是具有在-40℃下为至少40J的回弹值,同时具有高端应用所需的硬度(46-48HRC)。由于这类钢在膛管处于高压下过度膨胀期间具有良好的爆破强度以及良好的延展性,而且不太昂贵,因此这类钢可用于制造对于使用者而言安全的高端高品质小口径武器膛管。该种类的特征在于Mn含量低,且Si含量低,同时避免添加过量的特别昂贵的元素Cr、Mo和V。
因此,本发明涉及一种钢组合物,以组合物总量的重量百分数计,所述钢组合物实质上包含(有利地实质上由以下组分构成,更特别地由以下组分构成):
碳:0.28-0.35;
锰:0.10-0.60,优选0.10-0.20;
硅:0.10-0.20;
铬:2.80-3.40;
钼:0.70-1.60,优选0.70-1.30;
钒:0.20-0.50,优选0.20-0.40;
磷:≤0.005;
镍:≤0.10;
铝:≤0.025,优选0.006-0.025;
铜:≤0.10;
砷+锑+锡:<100ppm;
硫:<10ppm;
铁:余量,
以及不可避免的杂质。
特别地,尽量降低不可避免的杂质,特别是铅(Pb)、铋(Bi)、镁(Mg)和钴(Co)等形式的不可避免的杂质。这些杂质通常主要是来自于制造过程和装料品质。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量在0.28wt%至0.35wt%的碳(C)。具体地说,碳含量的最小值为0.28wt%,以确保达到所需的硬度(46-48HRC),同时最大值为0.35wt%,从而不有损于冲击强度。更高的含量不能获得良好的低温冲击强度性能,因为高碳含量将使得韧性/脆性转变温度升高至接近0℃的温度。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量在0.10wt%至0.60wt%的锰(Mn):0.10wt%的最小含量对于确保液态金属脱氧以便获得少于15ppm的氧的产品而言至关重要。此外,Mn含量不宜过高,以获得良好的回弹性。有利地,相对于组合物的总重量,Mn含量在0.10wt%至0.30wt%,更有利地在0.10wt%至0.20wt%。具体地,将低含量的Mn限于0.3wt%的实质上改善了在-40℃下的回弹水平,此外限于0.20%的含量甚至更显著地改善了在-40℃下的回弹水平,在适当的回火时间下更是如此,同时保持了足够的机械强度。该低Mn含量应伴随着低S含量,以避免由低熔点硫化物引起的任何脆化。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量在0.10wt%至0.20wt%的硅(Si):具体地说,本发明人已经认识到,低Si含量和低Mn含量的组合能够提高低温回弹值。然而,Si含量不应低于0.10wt%,以便在生产液态金属时确保充分脱氧。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量在2.80wt%至3.40wt%的铬(Cr)。该含量应至少为2.80wt%,以确保在最低530℃温度下的回火后的高机械性能。由于该元素是昂贵的,因此出于经济目的而限制其添加是合乎需要的。此外,超过3.40wt%的铬很可能并未带来机械性能的显著改善。另外,铬含量限于3.4%能够在920℃下进行淬火固溶处理。该温度限制能够限制脱碳并使淬火变形最小化。事实上对于淬火操作最高温度为940℃是期望的,以便限制奥氏体晶粒的扩大,该晶粒的扩大将对低温(-40℃)下的回弹水平产生负面影响。有利地,相对于组合物的总重量,铬含量为2.80wt%至3.20wt%,甚至更有利地为2.90wt%至3.10wt%。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量为0.70wt%至1.60wt%的钼(Mo)。该值应至少为0.70wt%,以确保在最低530℃的温度回火后的高机械性能。由于这个元素是昂贵的,因此出于经济目的而限制其添加是合乎需要的。有利地,相对于组合物的总重量,钼含量为0.70wt%至1.30wt%。具体来说,该范围似乎是所获得的钢的机械性能和成本的最佳折中方案。更有利地,相对于组合物的总重量,钼含量为0.70wt%至1.10wt%之间,特别是为0.80wt%至0.90wt%。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物包含含量为0.20wt%至0.50wt%的钒(V)。具体地说,少量添加的钒能够控制奥氏体的粒度。细粒度能够提高低温回弹行为。然而,钒也是相当昂贵的元素。因此,所获得的钢的低温回弹行为与成本的最佳折中方案为0.20wt%至0.50wt%。有利地,相对于组合物的总重量,钒的含量为0.20wt%至0.40wt%,甚至更有利地为0.20wt%至0.30wt%。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物不应包含超过0.025wt%的铝(Al),以避免形成有损于所需性能的氧化铝。在有利的实施方式中,相对于组合物的总重量,铝含量应大于0.006wt%,特别是0.008wt%,以确保金属充分脱氧,硅含量限制在0.200wt%。因此,在具体的实施方式中,相对于组合物的总重量,根据本发明的组合物的铝含量为0.006wt%至0.025wt%,有利地为0.008wt%至0.025wt%。
根据本发明的钢组合物具有低残留物含量,以限制脆化的风险。因此,磷(P)的最大含量为50ppm,有利地最大值为20ppm;并且对砷(As)、锑(Sb)和锡(Sn)的含量进行限制,使得这三种元素的总和小于100ppm,使得可以获得非常好的强度/韧度的折中。在有利的实施方式中,根据本发明的钢组合物的锡含量小于40ppm。在另一个有利的实施方式中,根据本发明的钢组合物的砷含量小于40ppm。在另一个有利的实施方式中,根据本发明的钢组合物的锑含量小于20ppm。
相对于组合物总重量,根据本发明的钢组合物不应包含重量百分数超过0.10%的镍(Ni),以实现低H2含量。在具体的实施方式中,根据本发明的组合物的镍含量小于或等于0.08%。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物不得包含重量百分数超过0.10%的铜(Cu),以避免钢的脆化。在具体的实施方式中,根据本发明的组合物的铜含量小于或等于0.05%。
相对于组合物的总重量,根据本发明的钢组合物不得包含重量百分数超过10ppm的硫(S),以避免由低熔点硫化物引起的任何脆化。
在特别有利的实施方式中,以组合物总量的重量百分数计,根据本发明的钢组合物实质上包含(有利地实质上由以下组分构成,更具体地由以下组分构成):
碳:0.28-0.35;
锰:0.10-0.20;
硅:0.10-0.20;
铬:2.80-3.40;
钼:0.70-1.30;
钒:0.20-0.40;
磷:≤0.005;
镍:≤0.10;
铝:≤0.025,优选0.006-0.025;
铜:≤0.10;
砷+锑+锡:<100ppm;
硫:<10ppm;
铁:余量,
以及不可避免的杂质。
本发明还涉及具有本发明钢组合物的钢坯的制造方法,其特征在于,所述方法包括:
a)生产钢的步骤;
b)转化钢的步骤;
c)对钢进行热处理,所述热处理包括在至少530℃、有利地在530℃至550℃的温度下进行回火处理,所述回火处理进行2小时至6小时的总时间、有利地4小时的总时间。
因此,根据本发明的方法包括生产钢的步骤a)。该步骤能够获得具有本发明组成的钢。有利地,生产步骤a)在电弧炉中进行,随后通过脱气处理(真空电弧脱气)进行钢包精炼,任选地具有电渣重熔(ESR)或真空电弧重熔(VAR)的步骤,或经VIM-VAR或VIM-ESR方法。通过在电弧炉中实施,然后真空电弧脱气的生产是最经济的。它使得可以获得良好的包含状态(inclusion state)和低溶解气体含量,特别是低的H2含量。然而,电渣重熔或真空电弧重熔处理产生类似的结果。这些方法是本领域技术人员公知的。
根据本发明的方法还包括对步骤a)中获得的钢进行转化的步骤b)。有利地,步骤b)由轧制、锻造、锤击、冲压或用于修整钢的任何其它手段的步骤组成,更有利的是轧制步骤。
最后,根据本发明的方法包括对钢进行热处理的步骤c),其包括在至少530℃、有利地为530℃至550℃、特别是545℃的温度下的回火处理,所述回火处理进行2小时至6小时的总时间、有利4小时的总时间。
这种回火热处理赋予钢坯最终的机械性能。所得到的微结构是回火的马氏体类型,任选地以非常低的比例存在几个铁素体斑块(patches)。
在具体的实施方式中,步骤c)包括若干次回火处理,特别是每次2小时的若干次回火处理,其累积时间相当于所述步骤的总时间(即,有利地为2小时至6小时,更有利地为4小时)。在有利的实施方式中,步骤c)包括两次或三次回火处理,每次2小时(总时间分别为4小时和6小时),特别是两次回火处理,每次2小时,因此相当于总时间4小时的回火处理。
因此,步骤c)可以由单次回火处理或若干次回火处理组成。然而,在一个优选实施方式中,它由单次回火处理组成。
在另一个具体实施方式中,步骤c)包括:在回火处理之前,在至少900℃、有利地为900℃至930℃、更有利地920℃下进行淬火,所述淬火特别进行10分钟至30分钟、更特别是20分钟。这是本领域技术人员公知的标准处理。
在另一个具体实施方式中,热处理步骤c)之后可以是由氮化操作组成的步骤d),有利地在545℃的最高温度下进行氮化操作。这是本领域技术人员公知的步骤。
本发明还涉及可以通过根据本发明的方法获得的钢坯。该坯料由如上所述具有本发明的组成的钢制成。
通过根据本发明的方法的回火热处理,由此获得的钢坯在高压下管过度膨胀期间具有良好的延展性和良好的爆破强度。特别是在低温下(即,小于或等于-40℃的温度下)它具有良好的强度/韧度的折中。
在本发明的一个实施方式中,根据标准ASTM E18或等效标准测量,根据本发明的钢坯具有46HRC至48HRC的硬度。
在本发明的另一个实施方式中,根据本发明的钢坯在-40℃下的回弹性KV为至少40焦耳,有利地为至少43焦耳,特别是至少44焦耳,甚至更特别地至少为46焦耳,该回弹性根据标准NF-EN ISO 148-1或等效标准测量。
在本发明的又一个实施方式中,根据本发明的钢坯在室温下的机械强度Rm为1500MPa至1600MPa,有利地为1510MPa至1560MPa,该机械强度为根据标准NF EN ISO 6892-1或等效标准测量。
本发明还涉及根据本发明的钢坯或根据本发明的钢组合物在制造压力器械部件中的用途,特别是例如塞(stopper)或套筒,尤其用于气缸盖或承受4000巴至10000巴的压力器械管,特别包含膛管。
有利地,所述压力器械部件是膛管,特别是用于小口径武器,更特别地用于轻武器,更为有利地用于高端武器。这样获得的膛管质量非常好,并且对使用者来说非常安全。
具体实施方式
通过阅读下面的实施例将更清楚地理解本发明,实施例作为非限制性指导给出。
在实施例中,除非另有说明,所有百分数都基于重量表示,温度以摄氏度表示,压力为大气压。
另外,回弹性KV根据标准NF-EN ISO 148-1测量,机械强度Rm根据标准NF EN ISO6892-1测量,硬度根据标准ASTM E18测量。
比较例1-铸件A(Si和Mn含量大于0.2%的钢组合物)
采用由如下步骤构成的60吨标准工业生产来制造Si和Mn含量大于0.2%的3%CrMoV钢组合物:包括自身熔化操作的电熔炉化以及强制脱磷操作,随后进行钢包精炼操作以便对化学元素进行精细调节,并在生产结束时通过脱气处理获得良好的脱氧水平,以确保脱硫和低氢含量(H2含量通常小于2ppm、优选小于1.5ppm、特别是约1.2ppm)。所获得的钢组合物的化学组成在下表1中给出:
表1-铸件A的化学组成,除了(*)以ppm计以外,以质量%计
O2含量为7ppm至12ppm。
铸件被轧制成条。
在920℃下热处理20分钟并在545℃回火2小时后获得的机械性能达到了46HRC的硬度水平,并具有比ASTM指数10更大的相对细晶粒度。在20℃下的回弹性KV最小为60J,在-40℃下的回弹性为37.7J。因此,在-40℃时的回弹性小于40J。
比较例2:铸件B(Si和Mn含量大于0.2%,并且P、As、Sb、Sn含量低的钢组合物)
通过与实施例1相同的方法获得该铸件。唯一的区别在于钢的化学组成。该组成示于下表2中。
表2-铸件B的化学组成,除了(*)以ppm计以外,以质量%计
铸件被轧制成条。对于具有低残留物(P、As、Sb和Sn)含量的铸件B而言,在进行与在铸件A上实施的相同的热处理后在-40℃下所获得的回弹值为38.7J(3个值的平均值)。因此,非常低的P值,特别是通过具体而言在电炉中后受控吹入氧气以及控制金属和非金属添加剂的化学品质的生产方法而获得的非常低的P值不能造成低温(-40℃)下的回弹值以及极低的残留物As、Sb和Sn值(对于铸件B而言,As、Sb和Sn的总和为62ppm)的显著增加。因此其在-40℃下的回弹性小于40J。
实施例1-铸件C(根据本发明的组合物)
通过与比较例1相同的方法获得该铸件。唯一的区别在于钢的化学组成。该组成示于下表3中,相当于根据本发明的组合物。
表3-铸件C的化学组成,除了(*)以ppm计以外,以质量%计
铸件被轧制成条。
在进行与铸件A相同的热处理后,对于铸件C而言6次测试获得的-40℃下的回弹值平均达到43.3J。所获得的硬度保持在46HRC至48HRC。奥氏体晶粒尺寸也保持非常细,其ASTM指数大于或等于10。
相较于铸件A和B(比较例1和2),回弹性的增加是显著的,增益约为15%。
实施例2-铸件D(根据本发明的组合物)
通过与实施例1相同的方法获得该铸件。唯一的区别在于钢的化学组成。该组成示于下表4中。
表4-铸件D的化学组成,除了(*)以ppm计以外,以质量%计
铸件被轧制成条。
在与铸件A上进行的相同的热处理后,对于铸件D而言6次测试获得的-40℃下的回弹值平均达到43J。所获得的硬度保持在46HRC至48HRC。
相较于铸件A和B(比较例1和2),回弹性的增加也是显著的,增益约为15%。因此,Si和Mn含量(小于0.20%)对于-40℃下的回弹性具有显著影响。
实施例3-铸件E(根据本发明的组合物)
通过与实施例1相同的方法获得该铸件。唯一的区别在于钢的化学组成。该组成示于下表5中。
表5-铸件E的化学组成,除了(*)以ppm计以外,以质量%计
铸件被轧制成条。
对于铸件E而言,在实施热处理(该热处理与比较例1和2以及实施例1和2中对铸件A至D所进行的严格相同)后,所获得的-40℃下的回弹值平均为41.16J(6次测试平均)。所获得的硬度范围为46-48HRC。
因此,如果钢组合物的Mn含量大于0.200%,则获得的韧度(-40℃下的KV)低于其Mn含量<0.200%的铸件C和D获得的韧度,然而仍保持大于40J。
实施例4-回火处理对根据本发明的组合物的强度/韧度的折中的影响
在生产并轧制成条之后,使铸件C(实施例1)在920℃下进行20分钟的热处理,然后在545℃下进行一个或多个持续2小时的回火步骤。
获得的依赖于回火次数的机械性能(在-40℃下的回弹性KV和室温下的机械强度Rm)示于下表6中。
表6-依赖于545℃进行2小时回火的次数,铸件C的-40℃下的KV和室温下的Rm
回火次数 | Rm(MPa) | 平均KV(J) |
X1 | 1552 | 42,7 |
X2 | 1541 | 44,1 |
X3 | 1530 | 47,3 |
X4 | 1516 | 46,5 |
如所示出的,除了第四次回火外,回火次数增加越多,-40℃下的回弹性增加就越高;观察到第四次回火回弹性的轻微降低,然而仍具有非常好的水平。第四次回火处理产生有趣的结果,但机械强度明显降低,非常接近本应用所需的46HRC的最小值。
对于在545℃下的单次回火操作而言,回火次数可以容易地转换成等效的处理时间。下表7示出了时间上相当于在545℃下进行2次回火处理或在545℃下进行3次回火处理的单次回火处理得到了非常相似的结果。
表7-对于铸件C而言,-40℃下的KV和Rm随545℃下回火时间的函数
回火时间 | Rm(MPa) | 平均KV(J) |
2小时 | 1552 | 42,7 |
4小时 | 1549 | 45,3 |
6小时 | 1533 | 47,5 |
回火次数或其等效回火时间的调整使得能够显著增加回弹性水平。就铸件C而言,相较于在标准条件下处理的铸件A的增益约为25%至30%。
应该注意的是,如下表8所示,这种改进是低Si含量和低Mn含量(小于0.2%)与3%Cr-Mo-V基组合的结果。
表8-依赖于化学组成,545℃下2小时的回火次数对-40℃下的KV和Rm的影响
只有铸件C能在545℃下适当次数的回火下获得大于45J的回弹水平。仅硅含量低(小于0.2%:铸件E)能够将回弹水平提高到约44J。应当注意的是,在钢具有高含量的Si和Mn(铸件A)的情况下,回火次数对回弹性水平无任何影响。在第三次回火处理后平均回弹值甚至有显著降低的倾向。
实施例5-热处理的淬火温度对根据本发明的铸件F的影响:920℃相较于960℃
通过与实施例1相同的方法获得铸件F。唯一的区别在于钢的化学组成。该组成示于下表9中。
表9-铸件F的化学组成,以质量%计
C | Mn | Si | Cr | Mo | V |
0,30 | 0,19 | 0,19 | 3,1 | 1,1 | 0,28 |
对于铸件F而言,通过在920℃淬火并在545℃下进行2小时的单次回火进行热处理而获得的在-40℃下的回弹值达到42J;而对于相同的铸件F而言,在960℃淬火并在545℃下单次回火2小时的热处理的结果是在-40℃下的回弹值为27J。
可见960℃的高淬火温度降低了钢的回弹性。
Claims (14)
1.钢组合物,以组合物总量的重量百分数计,所述钢组合物实质上包含:
碳:0.28-0.35;
锰:0.10-0.60、优选0.10-0.20;
硅:0.10-0.20;
铬:2.80-3.40;
钼:0.70-1.60、优选0.70-1.30;
钒:0.20-0.50、优选0.20-0.40;
磷:≤0.005;
镍:≤0.10;
铝:≤0.025、优选0.006-0.025;
铜:≤0.10;
砷+锑+锡:<100ppm;
硫:<10ppm;
铁:余量,
以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钢组合物,以组合物总量的重量百分数计,所述钢组合物实质上包含:
碳:0.28-0.35;
锰:0.10-0.20;
硅:0.10-0.20;
铬:2.80-3.40;
钼:0.70-1.30;
钒:0.20-0.40;
磷:≤0.005;
镍:≤0.10;
铝:≤0.025,优选0.006-0.025;
铜:≤0.10;
砷+锑+锡:<100ppm;
硫:<10ppm;
铁:余量,
以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的钢组合物,其特征在于,以组合物总量的重量百分数计,所述钼含量为0.7至1.1。
4.具有权利要求1-3中任一项所述的组合物的钢坯的制造方法,其特征在于,所述方法包括:
a)生产所述钢的步骤;
b)转化所述钢的步骤;
c)对所述钢进行热处理,所述热处理包括在至少530℃、有利地在530℃至550℃的温度下回火处理2小时至6小时的总时间、有利地4小时的总时间。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,步骤c)包括数次回火处理,所述数次回火处理的累积时间相当于所述步骤的总时间,有利地是进行两次回火处理,每次2小时。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤c)包括:在所述回火处理之前,在至少900℃、有利地在900℃至930℃的温度下进行淬火。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤b)由轧制步骤构成。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的制造方法,其特征在于,生产步骤a)在电弧炉中进行,随后进行真空电弧脱气,并任选地具有电渣重熔(ESR)或真空电弧重熔(VAR)的步骤,或经由VIM-VAR或VIM-ESR方法进行。
9.可通过根据权利要求4-8中任一项所述的方法获得的钢坯。
10.根据权利要求9所述的钢坯,其特征在于,所述钢坯的硬度在46HRC至48HRC。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的钢坯,其特征在于,所述钢坯在-40℃下的回弹性KV为至少40焦耳。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的钢坯,其特征在于,所述钢坯的机械强度Rm在1500MPa至1600MPa。
13.权利要求9-12中任一项所述的坯或根据权利要求1-3中任一项所述的钢组合物在制造压力器械部件中的用途。
14.根据权利要求13所述的用途,其特征在于,所述压力器械部件是膛管,特别是用于小口径武器的膛管。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2876095A (en) * | 1953-08-13 | 1959-03-03 | Republic Steel Corp | Manufacture of gun barrels |
US4622080A (en) * | 1983-01-05 | 1986-11-11 | American Metal-Tech, Ltd. | Gun barrel, mandrel and related processes |
JP2000080444A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 銃砲身用合金鋼 |
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US20110253270A1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-20 | Boehler Edelstahl Gmbh & Co. Kg | Gun barrel of firearms |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
US5458703A (en) * | 1991-06-22 | 1995-10-17 | Nippon Koshuha Steel Co., Ltd. | Tool steel production method |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2876095A (en) * | 1953-08-13 | 1959-03-03 | Republic Steel Corp | Manufacture of gun barrels |
US4622080A (en) * | 1983-01-05 | 1986-11-11 | American Metal-Tech, Ltd. | Gun barrel, mandrel and related processes |
JP2000080444A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 銃砲身用合金鋼 |
US20110253270A1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-20 | Boehler Edelstahl Gmbh & Co. Kg | Gun barrel of firearms |
CN101892443A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-24 | 天津钢管集团股份有限公司 | 屈服强度170~180ksi钢级的高强高韧性石油套管及其制造方法 |
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