為什麼彈頭外邊往往都是一層銅皮?

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首先現代槍械的普通的鉛芯彈頭外面那層“銅皮”叫被甲。


其實這層被甲也不都是銅的,比如節約成癖的某大國槍彈彈頭用的就是覆銅低碳鋼被甲,看起來像銅其實是因為鋼外面鍍了一層銅。


首先要說的是彈頭為啥要用被甲,因為早期用黑火藥的滑膛槍和早期線膛槍所使用的鉛彈都是沒有這個被甲的。

早期線膛槍用的米涅彈頭,純粹鉛彈頭

.450英寸亨利馬蒂尼步槍彈



但是,隨著槍械發射藥的進步,槍彈發射時,發射藥給彈頭的加速度和傳遞的熱量都有巨大提高,而鉛在常溫下又是很軟的金屬,鉛彈頭有些承受不住發射藥巨大的熱量和膛壓了,出現了彈頭髮射出槍口變形甚至碎裂、膛線掛鉛(彈頭承受不了高溫和加速度粘附在槍膛內部)現象,於是聰明的武器製造商就研究在鉛彈外面包裹一層相對結實一點兒的金屬,讓彈頭變得更堅硬耐磨。

這種金屬不能太硬,否則它會很難嵌入膛線,並加速槍膛磨損。化學形制不能太活潑,否則槍彈就不好貯存運輸,價格要相對合理並且好加工。

其實人類大量生產使用的金屬可選種類銅鐵鉛錫鋁鋅等等這些裡面可選價格合適性能又好的金屬就是銅了——其實是銅合金黃銅、白銅等等。

法國8mm勒貝爾步槍彈,這是早期的"m"型彈,白銅被甲。


當然隨著彈頭越來越複雜,被甲又有了新的作用,就是彈頭的各個部分統一包裹層一個整體。

鵝毛的5.45x39mm7N6彈,鋼芯、鉛套、被甲


曳光彈的鉛芯後面有曳光劑,也是被甲把他們包裹在一起。


當然也有奇怪的存在

部分鉛芯外露的被甲彈頭(達姆彈)——擊中目標後,彈頭更不穩定,傳遞更多能量給目標身體組織。

還有鉛芯銅被甲或者純銅的空尖擴張型彈頭,也可以傳遞更多能量給目標身體組織。


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首先,槍管膛線的目的是為了讓彈頭旋轉起來,但要讓彈頭旋轉又必須得讓彈頭貼合膛線。換句話說,彈頭的直徑得略大於膛線直徑。這除了讓彈頭旋轉,也可以起到密封作用,讓火藥燃氣多作用於推進彈頭。

所以說,打過的彈頭邊上會有一道膛線壓痕

而想要讓彈頭能順著膛線旋轉,又不至於摩擦力太大、傷及膛線,就得用較軟的金屬。在無煙火藥發明之前,彈頭大多就是一坨鉛。

但等到無煙火藥時代來領,一坨鉛就不行了,因為鉛太軟,熔點也太低。本來黑火藥時期的彈丸初速較低,溫度也較低,鉛還湊合。但無煙火藥的高膛壓、高溫讓鉛頭在槍膛中就會變得更軟,而高初速則讓鉛很容易掛膛。

這時候,就需要一種比鉛熔點高,比鉛硬,但不能太硬的金屬覆在鉛丸外邊,這就是銅合金被甲了。


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確實是這樣的,彈殼一般可以通過塗漆鋼等代替,但彈頭即便是鋼的,也會進行覆銅處理。這是因為銅具有一定的“自潤性”。

“自潤性”使得彈頭在不斷摩擦槍管內壁之時,不會讓內壁越磨越糙,相反還會因為細碎的粉末狀填充作用,讓工作表面十分的順滑,這樣有利於槍械不斷的連續發射。而如果使用其它金屬,這種“自潤性”不免大打折扣,反倒不美了。

另外,槍械發射需要“氣密性”,也需要膛線對子彈進行螺旋加速,讓彈頭自旋以達到更好的射擊穩定性能。因此彈頭實際口徑會比膛線內徑要大一些,比如毛瑟98k的7.92mm子彈,實際上最早的裝備名叫“毛瑟8×57mm JS”彈,彈頭的真正直徑是8.2 mm。

因為黃銅比較軟,又不至於像鉛那麼過於稀碎,因此槍彈頭通常被設計為銅外層包覆鉛內層,有些覆銅被甲彈頭如日軍三八大蓋用的友坂步槍彈,採用的就是銅鎳合金被甲鉛芯彈頭。1915年38式步槍彈進行重新修改時,彈頭銅鎳合金被甲還被加厚了,因為之前發現厚薄平均的子彈對槍膛壽命有影響,因此加厚以減少對膛線的磨損。後來因為鎳資源不足,乾脆又有部分換成了黃銅。

再就是有些速射武器會產生“掛膛”現象,槍彈在連續不斷的射擊時,膛線內會逐漸填塞和包掛上一層刮下來的金屬碎屑,這些部分需要在使用後不斷通過維護清除。

所以,嘛,就這麼回事兒。


王司徒軍武百科


歡迎關注兵器知識譜,在回答這個問題之前我們先來了解兩款廣大讀者朋友們最熟知的子彈——AK-47自動步槍所使用的M1943式7.62×39mm中間威力步槍彈和M16自動步槍所使用的SS109式5.56×45mm小口徑步槍彈。

AK-47自動步槍的口徑為7.62mm,所配用的M1943式7.62×39mm中間威力步槍彈的彈頭直徑為7.90mm。

M16自動步槍的口徑為5.56mm,所配用的SS109式5.56×45mm小口徑步槍彈的彈頭直徑為5.66mm~5.7mm。

可見兩款子彈的彈頭直徑都超過了槍械本身的口徑,這就意味著子彈在擊發時彈頭必須硬生生地從槍膛擠到槍管裡,然後再從槍管裡擠出槍口,最後才能飛向目標。

在這個過程中彈頭將不可避免地與槍管膛線發生激烈摩擦,這就要求彈頭的材質必須比槍管材質要軟,否則槍管將無法承受摩擦力,最終導致膛線被磨平;而且還要求彈頭在激烈摩擦中不發生變形或破裂,否則子彈將失去精準度和殺傷力。

這就對彈頭材質提出了質地相對柔軟、延展性良好、性價比高的指標要求,常見的軟質金屬有鉛、銅、銀、金等等,很顯然我們不可能使用銀和金等貴金屬來製造子彈,而鉛雖然基本符合指標要求,但是其質地過於柔軟,純鉛彈頭在與槍管的激烈摩擦中極易變形,最終影響子彈的性能。

最後只剩下銅了,銅的質地不僅柔軟,而且延展性僅次於銀和金,在發射過程中不會因激烈摩擦而發生變形,所以理所當然地成為製造子彈最理想的材料了。

然而銅的價格並不便宜,假設子彈使用純銅打造,那麼這個成本將是非常嚇人的,畢竟現代戰爭中每消滅一個敵人就需要消耗20萬~30萬發子彈,窮一點的國家可能連一場像樣的“村級械鬥”式的戰爭都打不起,因此人們想出了一個極好的辦法來解決這個問題——鉛芯附銅,這就是子彈外面都是一層銅皮的原因了。

▼下圖為兩枚發射過的9mm手槍彈的彈頭,它的壓痕十分明顯,所以可以判定這是一支膛線尚未出現磨損的新槍,子彈彈頭的直徑大於槍管內徑,因此發射時彈體會嵌入膛線內,在擠壓中產生明顯的壓痕。

現代子彈的“鉛芯覆銅”結構簡介

何為子彈的“鉛覆覆銅”結構呢?簡單來講就是用銅做一個外殼,裡面填充鉛,專業術語叫做“全銅被甲彈”,意思是說子彈就像披著外甲的螃蟹一樣,外甲是銅,而填充在裡面的鉛就是蟹肉。

單純的鉛不能完全符合子彈的指標要求,單純的銅卻太貴,因此將兩者結合起來,既起到了互補的作用,也達到了性能指標的要求。

當“鉛芯附銅”結構的彈頭在槍管中與膛線激烈摩擦時銅製外甲在槍管膛線的擠壓下發揮延展性優勢,以嵌入膛線填充陰線的形式與槍管摩擦,而包裹在內部的鉛則在銅甲受擠壓時只在內部發生變形,由於受到銅甲和槍管的雙重製約,變形時不會改變彈頭的形態,因此對子彈性能的影響微乎其微。

然而子彈始終是戰爭中最大的消耗品,對於銅資源匱乏的國家而言,即便只是彈頭外甲使用的一點點純銅也是極大的浪費行為,因此隨著冶金技術的提高,各個國家開始研發符合子彈性能指標要求的合金鋼來取代純銅,這就是“覆銅背甲彈”。

所謂“覆銅被甲彈”的結構與“全銅被甲彈”完全一致,區別在於彈頭的外甲不再是昂貴的純銅,而是覆銅合金鋼。

上述中提到的M1943式7.62×39mm中間威力步槍彈和SS109式5.56×45mm小口徑步槍彈兩款子彈的彈頭均為“覆銅被甲彈”。

準確地講應該是:現代子彈大都使用覆銅合金鋼來製作彈頭外甲,也就是說看著黃燦燦的現代子彈雖然結構與以前的子彈區別不大,但是製造材質已經很少使用純銅了。

▼下圖為鉛芯覆銅結構的手槍彈(達姆彈),因其外表採用純銅製造,又稱全銅背甲彈。

子彈的被甲與槍管壽命的關係

槍管壽命是一款槍械的重要性能指標之一,比如81式自動步槍的槍管壽命為≥10000發,這個指標的意思就是說81式自動步槍的槍管可以經受不低於10000發子彈的摩擦,在累計發射子彈的數量低於10000發的情況下能保證射擊精度,當雷擊發射子彈的數量超過10000發以後槍管內的膛線就會出現嚴重磨損,子彈的彈道性能無法保障,槍就打不準了。

影響槍管壽命最直接的因素當然是槍管本身的材質性能,比如說抗戰時期八路軍兵工廠在仿製“中正”式步槍時由於缺乏槍管專用鋼,只能將日軍的鐵軌扒來當做制槍材料,而製造鐵軌的軌道鋼屬於高錳鋼,其性能與製造槍管的常規武器專用的鎳鉻鉬釩系列合金鋼相差甚遠,因此八路軍仿製的“中正”式步槍的槍管壽命只有400發。

然而影響槍管壽命在消除槍管材質因素的影響以後就是子彈的影響最大了,不同材質的子彈會對槍管壽命造成不同的影響,我們就以拿破崙戰爭時期法軍裝備的“共和九年”式燧發槍來例舉吧:該槍又稱1777式步槍,是當時前裝式滑膛燧發槍中性能最好的制式裝備,被拿破崙稱讚為“世界上最好的武器”。

但是在被拿破崙稱讚前,“共和九年”式燧發槍並不受士兵歡迎,因為該槍在改進前使用的子彈是純鐵彈,當射擊次數超過800發以後槍管就會被子彈嚴重磨損,燧發槍的精確射擊距離本來就不超過90米,一旦槍管磨損後就連50米也打不準了。

為了解決這個問題,法國槍械專家想出了用純鉛彈來代替純鐵彈,槍械不僅因此提高了壽命,而且90米內的射擊精度基本不受影響,曾有法軍使用該槍做過測試:1789年,一名炮兵二等上尉使用4支1777式步槍分別發射10000發純鉛彈射擊90米處的人形靶,已測試該型步槍在使用純鉛彈後性能指標,結果4支槍械在連續射擊次數超過10000發以後依舊能夠確保命中標靶,其中一支甚至在打到第12281發時槍管依舊能保持良好的狀態,至此以後各國相繼摒棄純鐵彈,轉而爭相效仿法軍使用純鉛彈。

可見硬質純鐵彈和軟質純鉛彈兩種不同材質的彈丸對槍管壽命的影響是非常大的,按理來說現代槍械的合金槍管鋼性能遠遠超過燧發槍時代的純鋼槍管,為何會出現燧發槍的槍管壽命達到12000發,而現代槍械的槍管壽命則只是≥10000發呢?其實答案很簡單--因為現代槍管有了膛線,且子彈的彈丸外殼被一層純銅或合金銅覆蓋著,銅的硬度顯然比鉛高,因此現代槍械的槍管壽命反而沒有燧發槍高。

彈丸覆銅其實是一種無奈之舉,當槍械的槍管被刻上膛線後使原本只能準確射擊90米的步槍有效射程提高到了200~400米,優秀射手甚至能在1000米的距離上以肉眼瞄準的形式精準射殺目標,然而膛線的麻煩在於對軟質的鉛擠壓太嚴重,致使鉛質彈丸出現變形的現象,如果射擊行為時持續性的,那麼當槍管內壁溫度超過300℃時鉛質彈丸將會在發射過程中出現“掛鉛”現象(純鉛的熔點僅為327.46℃),為後續射擊埋下了巨大的安全隱患(炸膛風險係數)。

而銅的熔點為1083℃,即使在現代發射藥的高溫燒蝕下也不會發生性狀改變,非常適合做為鉛彈的被甲,雖然硬度相對較高的銅質被甲在一定程度上降低了槍管壽命,但是子彈性能卻因此得到明顯提高,就目前人類科技水平而言,這是最佳的解決方案了,隨著槍管內壁鍍鉻技術的發展,銅質被甲彈對槍管的壽命影響已經降到最低,影響更是微乎其微了。

▼下圖為被甲彈發明前左輪手槍使用的純鉛彈頭子彈。

子彈被甲技術的發展

子彈被甲技術的發展主要體現在合金技術的提高,在冶金技術相對落後的第一次世界大戰和第二次世界大戰期間,子彈的被甲材質都是純銅,而子彈本身則是一種戰爭中消耗量最大的物資,子彈的消耗量通常以“億”為單位進行統計,最令人頭疼的是發射出去的子彈是很難再回收利用的,因此那些被用於製造子彈的銅就相當於徹底消耗掉了。

金屬銅是一種儲量相對較低的自然資源,即使是像我們這樣的泱泱大國都需要每年向海外進口大量銅礦才能滿足國內經濟發展需求,比如2019年12月份就我國進口了銅礦砂及其精礦192.8萬噸,進口額201億元!全年進口2199萬噸,進口額2337.2億元,預計2020年的進口量同比2019年將上升16%,這組數據實在太驚人了。

如果花重金進口的銅資源被大量用於子彈製造,這顯然是不符合我國實際國情的,因此尋求一種銅替代品來製造子彈的方法已經刻不容緩,而解決這個問題的方法就是合金覆銅鋼的應用。

用於製造子彈的合金覆銅鋼學名為“銅包鋼扁鋼”,銅層厚、阻值低、耐腐蝕性強、強度高、延展性好等特點,具體表現為:採用冷軋熱拔生產工藝,實現銅與鋼之間冶金熔接,可像拉拔單一金屬一樣任意拉拔,不出現脫節、翹皮、開裂現象;複合介面採用高溫熔接,無殘留物,結合面不會出現腐蝕現象;表面銅層較厚(平均厚度大於0.3mm)耐腐蝕性強,使用壽命長(大於30年)。

銅包鋼扁鋼的性能參數如下:銅層厚度≥0.3mm;抗拉強度≥600N/mm;平直度誤差≤0.5mm/m;彎曲30度時,折角內外邊緣無裂縫現象。

可見銅包鋼扁鋼是當前最適合用來替代純銅做為子彈製造的理想材料,世界各國早已摒棄純銅子彈,轉而採用銅包鋼扁鋼製造子彈,我國從5.8mm系列子彈才開始應用該技術。

▼下圖為銅包鋼扁鋼切面特寫,覆銅層清晰可見,覆銅鋼的應用大大降低了生產子彈的耗材和成本。

綜上所述我們可以得出這樣一個結論:彈頭外邊包裹的一層銅皮是子彈的軟質金屬製成的被甲,在冶金技術相對落後的過去,這層軟質金屬大多采用純銅製成,進入21世紀後世界各國已經摒棄了昂過的純銅造子彈做法,轉而採用覆銅鋼做為子彈的製造材料,所以現代子彈看起來黃燦燦的外殼其實已經不是純銅了,而是覆著一層銅皮的合金鋼,這種合金鋼就是“銅包鋼扁鋼”。

銅包鋼扁鋼是一種表面覆銅的低碳合金鋼,由於性能優越,不僅可以用來製作彈頭的被甲,而且還廣泛應用於電氣連接和軸承等工業領域,未來不但子彈製造不再使用純銅材料,就連工業領域中90%的傳統用銅部位都會換用銅包鋼扁鋼。

▼下圖為可用於製造子彈被甲的銅包鋼扁鋼,表面上看起來與黃銅無異,因此曾有“專家”在網絡上用該圖片證明美國現在還在使用純銅造子彈,然後對我國的5.8mm子彈大噴特噴,殊不知大家都用同一種材料,並無區別。


兵器知識譜


首先,是以為銅的化學穩定性更好,更加適合做子彈。子彈是彈藥的一種,必須要考慮防腐防潮性,要經得住長久的保存,而銅無論是防腐蝕,還是防潮,都要比鋼鐵要優越的多,若是不包裹一層銅皮,子彈在長時間的儲存過程中,很容易出現受潮或是被腐蝕的可能,這樣的子彈是不能用的,很容易一起炸膛。

其次,銅的延展性和拉伸性比較好,這種特性使得子彈在發射火藥的推力下與膛線摩擦咬合的很緊,可以更有效地利用發射火藥的推力。而鋼因為硬度較大,所以在於鋼製槍管摩擦的時候對膛線的損傷很大。有槍支測試人士曾做過實驗,若是用鋼做子彈而不包裹銅皮的話,三百多顆子彈就能使槍管的膛線遭到嚴重的損傷,膛線廢了,這把槍也就差不多等於廢了。

第三,子彈是大規模的消耗品,我們國家的銅資源比較緊張,通常是用鋼彈殼,銅彈頭。

第四,人道主義精神,銅的耐腐蝕性更好,相比鋼鐵來說,不易使傷口發炎感染。

曾聽一些軍人說過,到真正的戰爭時,銅製彈頭會換成鋼製彈頭,殺傷力更大,且鋼鐵的耐腐性沒有銅那麼好,鋼鐵的彈頭遇血後更易腐蝕,從而更易造成傷口發炎感染。

也曾有人說,軍人的子彈,彈頭是鋼鐵製的,因為軍人是要衝鋒殺敵的,而警察的子彈是銅製的,警察是維持國內治安的,若非毫無辦法了,警察是不會開槍的。

當然了,這是我們國家的警察,到了西方一些國家,若是看見有警察掏槍對著你了,你最好什麼都別說,更不要爭論,乖乖的雙手抱頭蹲下,或是高舉雙手,背對警察把手放在他們能看見的地方,否則他們真的會朝你開槍。(圖片來自網絡,侵刪。)


葉知節


彈頭上的這層銅皮叫做披甲,材質也不是純銅,而是軟質的銅合金,比如白銅(銅鎳合金)、黃銅(銅鋅合金),除了銅合金之外,彈頭披甲的材料也可以是鋼,只不過因為鋼的質地太硬,所以在鋼的表面同樣也會覆上一層軟質的銅,那麼,為什麼要給彈頭披甲呢?披甲的作用是什麼?下面給大家詳細說一下。



▲槍管內壁的“陽線”

首先,我們要知道,我們平時所說的槍械的“口徑”其實就是指槍管內壁的膛線中凸起來的“陽線”之間的直線距離,如上圖所示。再舉個例子,一把槍的口徑為7.62mm,那麼它的意思就是指這把槍槍管內部的“陽線”之間的直線距離是7.62mm,而這把槍所使用的子彈的口徑,也同樣默認是7.62mm,但是,子彈的“口徑”為7.62mm,卻並不意味著這個子彈彈頭的直徑也是7.62mm,而是彈頭的實際直徑的數值要稍微大於7.62mm,比如下圖所示:



▲7.62×51mm NATO步槍彈數據

上圖中的是北約7.62毫米口徑全威力步槍彈的相關參數,從圖中的數據來看,7.62×51mm NATO步槍彈的實際直徑為7.83mm,這個數值要比它的口徑的數值7.62毫米稍微大一點點,那麼為什麼要這樣做呢?彈頭的實際直徑比槍械口徑粗一些又有什麼作用?主要作用就是使彈頭的外壁可以嵌入槍管內部的膛線(陽線)中,使其可以沿著膛線旋轉的方向運動,從而獲得自旋的能力,保證出膛後的彈道穩定性;同時,彈頭嵌入膛線後還可以提高氣密性,

因為前面已經說了,槍管內部的陽線是凸起來的,如果彈頭的直徑剛好等於槍械口徑的話,那麼陰線(凹下去的)與彈頭外壁之間就會存在很明顯的縫隙,使得氣密性變差,同時,彈頭也不會因為膛線的作用而自旋。

▲彈頭上的膛線擠壓痕跡

因此,通過上面的介紹我們已經可以知道,彈頭在槍管中運功時,外壁是會嵌入膛線中的,在這種情況下,

彈頭外壁的材質選擇就很重要了,眾所周知,彈頭內部彈芯的材質要麼是鉛要麼是鋼,而前者鉛的質地很軟,如果不披甲,使用純鉛彈頭的話,一是很容易出現“掛鉛”現象(即有一部分的鉛卡在膛線上),從而影響槍管的壽命(比如炸膛),二則是鉛彈頭的侵徹力不行,比如下圖中的鉛彈頭,遇上硬目標時會直接碎掉;假如彈芯的材質是後者鋼,那麼情況則是剛好反過來,鋼的質地硬,彈丸在槍管內部的運動過程中對膛線的磨損就會非常明顯,會嚴重影響槍管的使用壽命,甚至是難以嵌入到膛線中。

▲侵徹力低下的鉛彈頭

所以,在這種情況下,就需要一種介於鉛和鋼之間,更加合適的金屬或者合金來當彈頭的披甲材料,而此時質地比鉛硬,但是卻比鋼軟,同時延展性又很好的銅合金就是一個很好的選擇了, 與鋼質的槍管相比,銅合金的質地明顯更軟,所以對膛線的磨損沒有鋼那麼嚴重,而與鉛相比的話銅合金的質地又更硬,“掛銅'的概率明顯要低於”掛鉛“。因此,這就是為什麼子彈的彈頭會有一層銅皮披甲的原因了,有了這層軟質的披甲,彈頭的外壁就可以很好的與膛線貼合,提高了密閉性,同時也不會過度磨損膛線,除此之外,因為銅的金屬活動性較弱,所以給彈頭披銅也可以起到防腐蝕、鏽蝕的作用。而類似的情況不僅僅在子彈上有,炮彈上也有差不多的,只不過人家不是披甲,而是彈帶,比如下圖所示:

▲炮彈上的彈帶

▲彈帶上的膛線痕跡

上圖中的就是炮彈上的彈帶,之所以是齒輪狀的,是因為這個彈帶已經被膛線給擠壓過了,沒擠壓之前的彈帶就是光滑的的。彈帶材質可以是純銅,也可以是銅合金,同樣都是質地較軟,至於作用,也是用來保證炮彈和膛線之間的貼合度,提高氣密性,以及使炮彈獲得自旋的能力。


哨兵ZH


這樣的一層黃銅,好像是叫“被甲”,作用是增加彈頭和槍管接觸的摩擦時的潤滑力,同時也增加二者之間的密封性:對於槍管(鋼)和彈頭(鉛外包鐵)都屬於硬碰硬,久了對槍管磨損嚴重


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