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鋼材是艦艇建造不可或缺的基礎材料，強度和焊接性兼顧要求極高

2017-09-25 10:20:54 作者：本網整理來源：微軍事分享至：

從武器裝備的材料學角度分析，鋼材是建造先進水面艦艇不可或缺的基礎材料。隨著鋼的強度級別的提高，鋼中合金元素增多，鋼的碳當量和裂紋敏感性也隨之大幅增加，這使得鋼的焊接變得十分困難，顯示了軍用艦艇在制造工藝上的極高要求。那么，在解放軍造艦過程中，比如大連造船廠建造國產首艘航母，如何兼顧高強度艦船用鋼的強度和焊接性，把艦用結構鋼設計得更加合理，就成為軍艦能夠快速“下餃子”的一個關鍵因素。

從20世紀80年代開始，以美國海軍為代表，逐漸開發、應用了新一代高強度易焊接艦船用鋼，HSLA系列船體鋼問世以來，就極大地促進了美軍的造艦項目。有消息認為，美國海軍發展的新型HSLA65鋼因具有較高的強度和良好韌性以及可焊性，取代現有HTS和DH36艦艇用鋼之后，減輕了船體重量，降低建造成本，受到美國海軍和項目承包商的廣泛歡迎。

從鋼鐵技術角度分析，HSLA鋼就是高強？低合金鋼（HSLA，High Strength Low Alloys），是在融化過程中加入了稀有金屬，強度可以達到中強度低合金鋼的兩倍。由于屬非熱處？型，其含碳？一般均？高于0.15%；由于合金元素含？少，它們多能固溶于肥？鐵。 ?以商用觀點而言，合金？少則成本較低，合于經濟實用原則。高強？合金鋼之凹槽韌性、？伏比、焊接性及耐蝕性等優于普通鋼，而加工方法則與一般碳鋼者無異。

近年來，隨著超低碳、超純凈鋼冶煉、微合金化及控軋控冷等冶金技術的發展，美國開始研制不需預熱或者只需較低溫度預熱就能焊接的HSLA系列鋼。HSLA-80鋼其強韌性已達到HY-80鋼的水平，而焊接性更好，具有優良的焊接工藝性能，且合金元素含量低，簡化了艦船的建造工藝，也大大降低了艦船成本，使船體結構鋼的開發進入了-個新時代。該鋼于1984年納入美國MIL-S-24645軍標，已用于“黃蜂”級兩棲攻擊登陸艦的主要結構，并被選為氣墊船的船體材料。在HSLA-80鋼的基礎上，美國海軍于1985年研制了具有優良的焊接工藝性能的HSLA-100鋼以代替HY-100鋼，1990年美國已制訂了其軍用規范MIL-S-24645A，可在比HY-100鋼更低的焊接預熱/層間溫度下施焊，從而降低了建造成本。HSLA-100鋼已部分代替HY-100鋼用于航母。

圖注：“黃蜂”級兩棲攻擊登陸艦

從冶金學上來講，新一代船體鋼與傳統調質型高強度船體鋼完全不同，它是以低碳鐵素體鋼或超低碳貝氏體鋼為基礎發展起來的。中國設計的鋼合金具有如下特點：為了保證優良的焊接性和良好的低溫韌性，鋼中碳含量明顯降低。Cu是該鋼中最主要的強化元素。通過時效處理析出細小彌散的ε-Cu顆粒，產生強烈沉淀強化，彌補了降碳引起的強度損失。由于碳當量的降低，這類鋼的某些高強品種甚至可以實現0℃焊接不預熱，大大簡化了造船工藝，縮短了造船周期。該系列鋼在保證高強度、高韌性的前提下，具有很好的焊接性能，已經用于解放軍航母、綜合補給艦、驅逐艦、護衛艦等大型海軍裝備的建造。

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責任編輯：殷鵬飛

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