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標題: 海軍艦艇、航母、潛艦軍用鋼材淺談 [列印本頁]

作者: s0300519 時間: 2011-9-19 19:25:17 標題: 海軍艦艇、航母、潛艦軍用鋼材淺談

本帖最後由 s0300519 於 2011-9-19 19:25 編輯

2011年09月08日 08:10:42 　
來源：http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/mil/2011-09/08/c_121999184.htm

艦用特種鋼材料具有批量小、規格多、要求高的特點，決定了各國艦船材料體系的發展原則一般都是：改進提高現有材料和發展新材料並舉。為了不斷滿足艦船對船體鋼的更高要求，世界各國都對現有成熟鋼種不斷改進提高，進行深化完善的研究工作。如美國HY80/100鋼，自50年代研製成功以來一直在進行改進提高的研究工作，目前已修訂標準11次，對技術指標要求、冶金工藝方法、化學成份分檔、鋼板厚度規格、鋼中夾雜元素及冶金質量控製等方面不斷完善，精益求精。

高強度是永不停止的追求
高強度是各國軍用鋼的共同追求，從來沒有停止過。國際上，一般用“屈服強度”（降伏強度）來表示船用鋼材的強度特性，計量單位為MPa(兆帕)。

以航母為例，航母甲板需要承受飛機起降的巨大衝擊力以及燃氣衝刷、爆炸衝擊等極端複雜的服役環境，技術要求很高，強度級別和厚度大大高於一般船體結構鋼。美國航母大量採用690MPa級高強鋼作為航母甲板用鋼，新近又研發了強度級別785MPa級的HSLA115鋼，已經開始在新型航母——福特號上試用。

　　為滿足大潛深潛艇（500-600m）主船體的建造要求，俄、美、日等國已採用了屈服強度（降伏強度）為900MPa～1080MPa級超高強度潛艇耐壓殼體用鋼。美國研製的HY80鋼、HY100鋼、HY130鋼、HSLA100鋼等應用於艦艇製造的高強度低合金鋼，最高強度達到900MPa，被美國政府作為戰略物資，不允許擅自出口。日本90年代開發的NS110鋼屈服強度（降伏強度）已達到了1080MPa級，俄羅斯研發的АБ系列鋼最高強度甚至達到1175MPa級。

焊接性是各國面臨的難題
的確是這樣。通常，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。如何兼顧高強度艦船用鋼的強度和焊接性，已成為船體結構鋼設計的一個關鍵因素。

從上世紀八十年代開始，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。

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。該係列鋼合金設計具有如下特點：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。由於碳當量的降低，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，已經用於航母、巡洋艦、驅逐艦等大型海軍裝備的建造。

隱身化是一種發展趨勢
我們都知道，一般鋼鐵都帶有一定磁性。磁性對軍艦來說是非常不利的。因為這容易被敵方磁力探測儀偵測到，或受到敵方磁性水雷等武器的打擊。所以艦艇均需消磁，以防止磁性水雷或者通過磁力探測到軍艦。我們經常可以看到這樣的場面：很多軍艦在塢內或碼頭上被電纜“五花大綁”，這是在進行通電消磁作業。
低磁和無磁鋼對艦船隱身能起到非常好的效果。無磁鋼是一種功能材料，它在艦艇等裝備方面用途很廣泛。例如1977年開工建造的世界上最大的彈道導彈核潛艇“臺風”級潛艇非耐壓殼體就採用了高強度低磁鋼，這級艇直到現在仍在俄羅斯服役。德國一直採用低磁鋼建造潛艇，目前服役的212型艇就是採用高強度低磁鋼，雖然強度不如美國HY-80鋼，但彈性較好、易加工、具有防磁特性、不易銹蝕，所造潛艇對磁探儀和磁引信均有隱身防護作用，並且耐衝擊，有其獨到之處。
　　由於鈦合金有強度高、重量輕、耐腐蝕、非磁性等特點，非常適合在艦艇上使用，也早被各國加以關注。尤其是前蘇聯將鈦合金成功用於潛艇建造，取得令人矚目的成就。利用鈦合金製造潛艇，不僅沒有磁性，減輕了重量，更使潛艇的下潛深度超過了1000m。

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心得:
1.       鋼鐵材料為造艦的根本，為了因應軍事的需要，各國都發展出軍用鋼材，其強度與物理性質跟一般工業用鋼鐵材料有若干差異。其中，軍用鋼材的強度表現，是最明顯的物理特徵。
2.       美國研製高強度的HY80鋼、HY100鋼、HY130鋼、HSLA100鋼。
3.       日本開發高強度的NS110鋼。
4.       台灣中鋼公司具有一定的研發新鋼材的能力，其鋼材品質佳。
5.       低磁鋼用來建造潛艇。

作者: bethelord 時間: 2011-9-19 20:11:50

了解中不懂的地方有點多但是感謝

作者: 屋罵尬99 時間: 2011-9-19 20:12:42

中鋼還是造不出軍艦用的鋼板阿
雲豹不知道經過修改後已沒有改善
不要讓阿兵哥處在危險中阿

作者: bethelord 時間: 2011-9-19 20:14:00

日本可以自製潛水艇嗎
這不合法吧

作者: skybaby2 時間: 2011-9-19 20:30:30

材料科學是國防武器的基礎

我们臺灣中科院擁有不少人才

需要大家給予肯定和支持

早日也能自制屬於台灣自己的潛艇吧

作者: s0300519 時間: 2011-9-19 20:31:16

本帖最後由 s0300519 於 2011-9-19 20:44 編輯

c5869228 發表於 2011-9-19 20:12
中鋼還是造不出軍艦用的鋼板阿,豹不知道經過修改後已沒有改善,不要讓阿兵哥處在危險中阿

中鋼稱若有需要（2003.3.27），HY80鋼板可以批量生產，但應還沒有能力生產潛艇用的HY100鋼板。
我認為中鋼如果有造艦需求，還是可以透過技術交易、移轉。
重點是，決策者的決心與毅力，決策者放手做一塊錢投資，能不能看到後面10塊錢的工業產值。
如果不能，只好永遠拿20塊錢去買別人一塊錢成本的關鍵軍備~~"

作者: tnsjr 時間: 2011-9-19 20:35:23

感謝你得分享,又多認識一些知識.....讚讚讚!

作者: chanjj415 時間: 2011-9-19 21:00:23

真的看完大大的專業論述真的大開眼界

作者: sonytx5 時間: 2011-9-19 23:01:44

大家都說的很好!! 重點是決策者,國防部,立委諸公們~~ 要下定決心,國艦國造!!!!

作者: cat8125900 時間: 2011-9-19 23:45:11

真的是受益良多..... 感謝分享~

作者: ec1094 時間: 2011-9-20 04:35:45

記的上金屬熱處理課時老師(老師原是日亞航維修高級工程師)是說..有一些高科技軍用關鍵鋼材台灣中鋼是造不出來的.. 譬如飛機引擎內部一堆關鍵零件精密度是夠但就是無法達到引擎要求..那是造不出那符合要求材質跟機械性能還有一些應力問題無法解絕. 政府也不重視冶金工業研究 ..

作者: s0300519 時間: 2011-9-20 05:58:43

本帖最後由 s0300519 於 2011-9-20 12:53 編輯

ec1094 發表於 2011-9-20 04:35
記的上金屬熱處理課時老師(老師原是日亞航維修高級工程師)是說..有一些高科技軍用關鍵鋼材台灣中鋼是造不 ...

以飛機發動機的渦輪葉片為例，其工作溫度高達1500℃，所以一般金屬的多晶結構無法滿足熱應力需求，而渦輪葉片採用單晶結構，也就是說一片渦輪葉片由單一晶體所形成，它需要要相當高的冶金技術。假如新材料已經通過驗證，接下來品質的穩定度、金屬加工性的也是一大挑戰…，這些層層的難關都是要去實做才會發現問題，如果不去做，永遠也不會發現問題，更不可能得到寶貴的知識。

大陸傾力發展軍用機及民航機已十幾年，但是到目前止，仍然受限於高性能發動機無法完全獨立自主，或是發動機性能無法達到西方水平。雖然如此，大陸已經建立完整的航空工業體系，及儲備一定的能量，計劃在未來7~8年奮力將發動機水平提升到西方同一水平（甚至局部超越）。

作者: cwo0511 時間: 2011-9-20 17:58:19

難得一見的軍武知識,雖然很多不太明白,但還是非常感謝大大的提供,論壇又讓我見識到臥虎藏龍!

作者: fangfang 時間: 2011-9-20 19:43:38

s0300519 發表於 2011-9-20 05:58
以飛機發動機的渦輪葉片為例，其工作溫度高達1500℃，所以一般金屬的多晶結構無法滿足熱應力需求，而渦輪 ...

講了半天先造一艘潛艦再說

作者: b78052210 時間: 2011-9-21 01:03:49

哇! 這鋼材要是弄錯

造出來潛艦天差地遠唷!

但先能造出來,也代表我們台灣也能進行下一步技術突破

作者: 深湖 時間: 2011-9-21 11:04:19

鋼材就有怎麼多種
支持國造潛艇
加油!

作者: 笨呆凱 時間: 2011-9-21 11:08:17

現在真進步精益求精
台灣欠缺除了飛機應該還有艦艇吧
國造加油支持台灣!

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