하비 장갑
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1. 개요
하비 장갑은 1890년대에 개발된 군함 장갑의 일종으로, 단일 강판을 사용하여 복합 장갑의 장점을 재현한 것이 특징이다. 하비 장갑은 강판 표면을 목탄으로 덮어 가열하는 시멘테이션 공정을 통해 전면을 고탄소강으로 강화하여, 포탄의 관통에 대한 저항력을 높였다. 미국 해군은 니켈강을, 영국 해군은 일반 강철을 사용하여 하비 장갑을 제작했다. 하비 장갑은 이후 크루프 장갑의 등장으로 점차 사용이 줄어들었다.
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크루프 장갑은 1893년 독일 크루프 AG가 개발한 표면 경화 강철 장갑으로, 하비 장갑보다 강도가 높고 얇아 함선의 방어력 향상 및 중량 감소에 기여하며 제1차 세계 대전까지 널리 사용되었고, 이후 개발된 크루프 시멘트 장갑과 균질 장갑은 해군 군비 경쟁 심화 등 다양한 분야에 영향을 미쳤다.
| 하비 장갑 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 케이스 경화된 해군 갑옷 |
| 발명가 | 하비 |
| 개발 연도 | 1891년 |
| 용도 | 전함 갑옷 |
| 역사 | |
| 개발 배경 | 강철 장갑의 한계를 극복하기 위해 개발됨 기존 강철 장갑은 두께가 증가할수록 무게가 증가하고, 균열에 취약해지는 문제점을 가짐 |
| 개발 과정 | 하비는 강철 표면에 탄소 성분을 침투시켜 표면 경도를 높이는 방법을 개발 이 방법은 갑옷의 표면만 경화시키고, 내부는 연성을 유지하여 충격에 대한 저항력을 높임 |
| 적용 | 미국 해군의 전함에 처음 적용 이후 다른 나라 해군에도 널리 채택 |
| 하비 장갑의 한계 | 무연 화약의 등장으로 더 강력한 포탄이 개발되면서 하비 장갑의 방어력으로는 한계에 부딪힘 하비 장갑의 표면 경화 깊이는 약 25mm에 불과하여, 강력한 포탄에는 쉽게 관통됨 |
| 특징 | |
| 제조 방법 | 강철 장갑 표면에 탄소 성분을 침투시켜 표면 경도를 높임 장갑을 탄소 물질 (예: 뼈, 가죽, 석탄)로 채워진 상자에 넣고 고온으로 가열 표면에 필요한 탄소 함량을 얻기 위해 최대 2~3주 동안 유지 하비는 "액체 침탄"으로 알려진 공정을 사용하여 장갑을 처리 |
| 장점 | 기존 강철 장갑보다 방어력이 우수 갑옷의 표면만 경화시키고, 내부는 연성을 유지하여 충격에 대한 저항력을 높임 무게 증가를 최소화하면서 방어력 향상 |
| 단점 | 무연 화약의 등장으로 더 강력한 포탄에 대한 방어력 부족 표면 경화 깊이가 얇아 관통에 취약 |
| 하비와 크루프 장갑 비교 | |
| 하비 장갑 | 표면 경화 깊이가 얇음 니켈강을 사용 |
| 크루프 장갑 | 하비 장갑보다 표면 경화 깊이가 깊음 크롬, 니켈, 망간을 사용 |
| 공통점 | 기존 강철 장갑보다 방어력이 우수 강철 표면에 탄소 성분을 침투시켜 표면 경도를 높임 |
| 같이 보기 | |
| 관련 항목 | 장갑 크루프 장갑 케이스 경화 알베르트 비커스 |
2. 이전 기술
1880년대 복합 장갑이 등장하기 전, 장갑판은 균질한 철 또는 강철판에 수 인치의 티크를 덧대어 발사체 충격을 흡수하는 방식으로 제작되었다. 복합 장갑은 1880년대 중반, 매우 단단하지만 부서지기 쉬운 고탄소 강철 전면판과 탄성이 있는 저탄소 연철 후면판을 결합하여 만들어졌다. 전면판은 포탄을 파괴하고, 후면판은 파편을 포획하며, 전면판 파괴 시 장갑을 유지하는 역할을 했다.
하비 장갑은 단일 강판을 사용했지만 복합 장갑의 장점을 재도입했다. 전면은 '시멘테이션'에 의해 고 탄소강으로 전환되었는데, 이 과정에서 강판은 목탄으로 덮여 약 2~3주 동안 섭씨 약 1200도까지 가열된다. 이 공정은 표면의 탄소 함량을 약 1%까지 증가시켰다. 탄소 함량은 이 수준에서 판과의 거리에 따라 서서히 감소하여 약 1인치의 깊이에서 본래의 비율 (약 0.1-0.2%)에 도달한다. 시멘테이션 후, 판을 풀림 하기 전에 기름 수조에서 먼저 냉각시킨 다음 수조에서 냉각시킨 판 뒤쪽을 강화시킨다. 수조는 물의 냉각 효과로부터 강철을 단열시키는 수증기 층의 형성을 방지하기 위해 나중에 물 분사로 대체되었다. 이 공정은 최종 열처리 전에 저온 단조로 더욱 향상되었다.
복합 장갑은 붉게 달궈진 연철 후면판과 경화 강철 전면판 사이에 용융 강철을 부어 용접하는 방식으로 제작되었다. 이 공정은 두 판 사이에 급격한 성질 변화를 일으켰으나, 포탄 충격 시 두 판이 분리되거나 후면판의 탄성 부족으로 파편을 막지 못하는 문제가 있었다. 1889년 니켈-강철 합금이 발견되면서 복합 장갑은 쇠퇴하였다.
3. 생산 공정
미국 해군은 하비 장갑(nickel steel영어)에 니켈강(탄소 약 0.2%, 망가니즈 0.6%, 니켈 3.5%)을 사용했다. 반면 영국 해군은 일반 강철을 사용했는데, 하비 공정을 거친 일반 강철은 니켈강만큼 강하지 않지만, 관통에 대한 저항력이 동일했기 때문이다.
3. 1. 재료 구성
하비 장갑은 단일 강판을 사용했지만 복합 장갑의 장점을 다시 도입했다. 전면은 '시멘팅'에 의해 고 탄소강으로 전환되었는데, 이 과정에서 강판은 목탄으로 덮여 약 2~3주 동안 섭씨 약 1200도까지 가열된다. 이 공정은 표면의 탄소 함량을 약 1%까지 증가시켰다. 탄소 함량은 이 수준에서 판과의 거리에 따라 서서히 감소하여 약 1인치의 깊이에서 본래의 비율 (약 0.1-0.2%)에 도달한다. 시멘트 결합 후, 판을 풀림 하기 전에 기름 수조에서 먼저 냉각시킨 다음 수조에서 냉각시킨 판 뒤쪽을 강화시킨다. 수조는 물의 냉각 효과로부터 강철을 단열시키는 수증기 층의 형성을 방지하기 위해 나중에 물 분사로 대체되었다. 이 공정은 최종 열처리 전에 저온 단조로 더욱 향상되었다.
미국 해군은 하비 장갑에 니켈강(탄소 약 0.2%, 망가니즈 0.6%, 니켈 3.5%)을 사용했다. 반면 영국 해군은 일반 강철을 사용했는데, 하비 공정을 거친 일반 강철은 니켈강만큼 강하지 않지만, 관통에 대한 저항력이 동일했기 때문이다.
4. 보급 및 한계
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