世界各國高強度軍工艦船用特種鋼(高強度低合金鋼)回顧

《一》

冶金術語 : 屈服強度 ( 互動百科 )

當應力超過彈性極限後，變形增加較快，此時除了產生彈性變形外，還產生部分塑性變形。當應力達到 B 點後，塑性應變急劇增加，曲線出現一個波動的小平台，這種現象稱為屈服。這一階段的最大、最小應力分別稱為上屈服點和下屈服點。由於下屈服點的數值較為穩定，因此以它作為材料抗力的指標，稱為屈服點或屈服強度。

有些鋼材 ( 如高碳鋼 ) 無明顯的屈服現象，通常以發生微量的塑性變形 (0.2 ％ ) 時的應力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服強度。

《二》

中國已經擁有了生產高強度艦船用特種鋼的先進技術

-- 作者：虞墨

-- 發布時間： 2009-12

『軍事與戰略』 www.cssmyz.com

第二次世界大戰後，世界各軍事強國為了滿足艦船裝備的發展需求，研製開發了係列高強度艦船用鋼。

如美國，戰後發展了 355MPa(36kgf/mm2) 級 HTS 鋼、 550MPa(56kgf/mm2) 級 HY80 鋼、 690MPa(70kgf/mm2) 級 HY100 鋼、 890MPa(91kgf/mm2) 級 HY130 鋼，並用於實船建造；

俄羅斯開發了屈服強度從 390-1175MPa(40-120kgf/mm2) 級的АБ係列艦船鋼；

法國最新建造的“凱旋”級核潛艇耐壓殼體用鋼屈服強度已達到 980MPa 。

HY-80 、 HY-100 、 HY-130 都是美國在 50 年代開始應用於艦艇製造的高強度低合金鋼，現在已經普遍被 HSLA-80 和 HSLA-100 係列高強度鋼所替代。 此類高強度鋼由於含有銅元素，因此有別於於傳統的船體用鋼。 傳統的高強度船體用鋼均是在低碳低合金鋼的基礎上，通過采用調質熱處理工藝獲得低碳回火馬氏體組織來達到高強度高韌性的配合。 為了確保較厚規格鋼板具有足夠的淬透性 , 鋼中通常需要添加較高含量的 Ni, Cr, M. 等合金元素。

鋼的強度級別要求越高 , 船體鋼的碳當大幅增加 , 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 , 己成為船體結構鋼設計的一個關鍵因素。 由於在鋼裏加入了一定比例的銅，其優點在於減慢了鋼材在大氣中的腐蝕速度。 銅還可以改善鋼材在海水中的耐蝕性，另外，含銅的鋼材其耐磨性也有較大幅度的提高。 由於韌性加強了，對於艦體的直接好處就是提高了防彈效果。

這種鋼在戰後美國第一代產品就是屈服強度為 36kgf/mm 的 2 級 S 鋼 , 56kgf/mm 的 Z 級 HY80 鋼 , 70kgf/mm 的 Z 級 HY100 鋼以及 91kgf/mm 的級 HY130 鋼。

俄羅斯也開發了屈服強度從 40kgf/mmZ-120kgf/mmZ 級的 A6 係列艦船鋼 :

我國也相繼研製成功了 40, 45, 60, 80kgf/mm2 級的高強度艦船用鋼係列 .

但是銅在鋼中高到一定量時，將引起熱脆性。將鋼加熱到 1 　 100 ～ 1200 ℃ ( 一般的熱加工溫度 ) ，鐵優先氧化形成氧化皮，在氧化層和鋼之間的界麵上留下一層極薄的不易察覺的液態銅 ( 銅的熔點僅為 1083 ℃ ) 。熱軋或連鑄時，鋼中殘餘的銅便大量滲入晶界，造成晶間開裂。為避免熱脆性，通常將鋼中的銅作為有害元素而限製在 0.35 % 以下。另外，含銅鋼的氧化皮去除困難，使製品的表麵質量低劣。某些在特殊環境中服役的鋼，若殘餘銅含量高，還可能出現輻照脆性、去應力脆性和回火脆性等問題，核容器用鋼必須控製殘餘銅含量≤ 0.08 % 。由於銅的有害作用，人們都怕銅鋼。冶煉過銅鋼的爐子通常要經過多次洗爐，同時為控製鋼中殘餘銅含量而進行的處理，都無疑增加了生產成本。再一個， HY-80 係列鋼在焊接前要進行長時間預熱，這也使造船成本增加。

近年來，國外對銅合金化進行了深入研究，並開發出一些含銅的新鋼種。

這類新鋼種以美國的可焊接低合金高強度 HSLA-80 及 HSLA-100 鋼為代表。

HSLA-80 鋼是以 ASTM 710 鋼為基礎開發的一種低碳、銅析出強化鋼，其強韌性可達 HY-80 鋼要求。 采用 HY-80 型焊接材料焊接時， HSLA-80 鋼的熱裂抗力和冷裂抗力都優於 HY-80 鋼。 由於焊接預熱過程的減少或取消，造船成本比采用 HY-80 鋼降低 50 % ～ 90% 。優良的焊接性能是由於焊接過程中的熱量使銅溶解，晶料粗化，熱影響區軟化。

HSLA-80 鋼於 1984 年開始用於艦船建造。

在 HSLA-80 鋼基礎上發展的 HSLA-100 鋼強度、韌性可以達到或超過 HY-100 鋼，取消焊前預熱仍可保持好的可焊性。

HSLA-100 鋼也是低碳、銅析出強化鋼，它采用錳、鎳、鉬來增加淬透性，鎳改善韌性，同時進一步加強ε -Cu 的析出強化效果，銅含量高於 HSLA-80 鋼。

作為 HY-100 鋼的替代品， HSLA-100 鋼自 1989 年起開始使用。

像美國的“提康德羅加”級巡洋艦、“阿裏．伯克”級新型導彈驅逐艦和“尼米茲”級核動力航母的某些結構及“黃峰”級兩棲攻擊登陸艦的主要結構，使用的都是 HSLA-80 鋼。

氣墊船的船體材料也是這種鋼。

而美國先進的攻擊型核潛艇 ( 非耐壓殼體 ) 和新建的航母殼體則用 HSLA-100 ，如 1993 年下水的 CVN-74 “斯坦尼斯”號航母上就大量使用了厚度從 15.9 到 25.4mm 的 HSLA-100 鋼。

中國的潛艇用鋼有 590Mpa 的 921 鋼與 785 Mpa 的 980 超級鋼，前者是 HY80 級別的，後者是 HY100 級別的。

921 估計是 039 用鋼，而 90 年代研製的航母與潛艇耐壓殼體 980 鋼估計將使用在 09III 上。 HY80 鋼的潛深能達到 400 米， HY100 鋼能達到 600 米。

980 鋼配套的焊接材料，通過合理的合金設計，超純冶煉和超低氫工藝措施，很好地解決了與母材等強匹配。

在非常嚴格，苛刻和不同季節的條件下，實現了對 980 鋼在產品製造和施工工藝上的適應性考核，結果表明 980 鋼具有良好的造船工藝適應性。

980 鋼嚴格地按照科研程序走完了研製全過程，填補了我國 785Mpa 級耐壓殼體用鋼的空白，使該材料達到了國際先進水平。

我國是世界上造船大國，近年來增長強勁，對造船的鋼需求量很大。造船用鋼包括板材、型材和管材，其中又以板材為主，約占 88% 。 2003 年全國船板產量為 201 萬噸，自給率為 74% 。國內有 20 多家鋼鐵企業生產造船鋼板，主要有寶鋼集團上海浦鋼、鞍鋼、武鋼、重鋼、舞鋼、南鋼、濟鋼、馬鋼等，普通強度級船板都通過了中國 (CCS) 、英國 (LR) 、法國 (BV) 、美國 (ABS) 、德國 (GL) 、日本 (NK) 、挪威 (DNV) 、韓國 (KR) 、意大利 (RINA) 等多個國家船級社的認證，部分鋼鐵企業的高強度船板也通過了多個國家船級社的認證。

上海浦鋼生產造船用鋼曆史較久， 2003 年船板產量達到 42 萬噸，其中出口用船板在萬噸以上，產品質量較好，硫、磷含量低，機械性能穩定，尺寸精度較高，表麵質量優良，規格齊全，厚度為 6 — 100 毫米，最寬達到 3000 毫米，牌號從低到高共有 10 個，已被用於製造各類大型運輸船隻，另外，抗層狀撕裂鋼板已經替代進口用於渤海、東海和南海的采油平台。

武鋼 2003 年船板產量為 29 萬噸，冶煉和軋製通過采用一係列的新工藝新技術新設備，產品具有化學成分穩定，有害元素含量低，鋼質純淨，組織均勻，晶粒細小，塑性好，屈強比低，碳當量低，能適應大型造船廠自動埋弧焊、等離子焊等多種焊接工藝要求的特點，可用於製造各種噸位、各種型號的出口船。

重鋼 60 年代初期開始研製生產船板， 80 年代按各國船級社船規規範組織生產， 90 年代又研製開發出一係列高強度級別產品。 2003 年船板產量達到 32 萬噸。重鋼非常重視船用鋼板的研發，相繼采用了預脫硫、爐外精煉、微合金化、保護澆注和控軋控冷細化晶粒等措施，使產品質量大為提高。

舞陽鋼鐵公司 2003 年船板產量為 14 萬噸、其中厚度在 40 毫米以上的市場占有率為 50% 。產品質量好，鋼質純淨度較高，有害元素和夾雜物低，低溫韌性和焊接性能提高，同板差、異板差和表麵缺陷均有改善。 4 個普通強度級和 6 個高強度級產品都通過國內外 9 家船級社認證。

2003 年船板的產量，鞍鋼為 26 萬噸，南京鋼鐵聯合公司為 23 萬噸，濟鋼為 8 萬噸，產品質量都有了較大提高。

從上述可以看出，目前我國的造船板質量基本上可滿足用戶需求，主要問題是鋼板尺寸相對較小，厚度公差和同板差的精度等級與先進國家相比尚有差距，表麵質量還需要改進，高強度級別的產品也需要大力研製和開發。

《三》

以下節選自東方財富網論壇：

據說國內最少也有撫順特鋼，寶鋼，武鋼等 6 家以上生產包括 980 ， 921 ， 922 在內的很多 9 係列軍工鋼

980 鋼是一種屈服強度不小於 785MPa 的高強度，高韌性，可焊接耐壓殼體用鋼。該鋼是我國當前強度最高，韌性最好的耐壓殼體用鋼，不僅要求強度高，還要求高韌性，良好焊接性，耐海水腐蝕性能，且厚度跨度大（ 16 － 18 毫米），研製技術難度大。采用 NiCrMoV 合金設計及先進的 VHD 爐外真空精煉等技術措施，解決了本課題的三個技術難點。 980 鋼配套的焊接材料，通過合理的合金設計，超純冶煉和超低氫工藝措施，很好地解決了與母材等強匹配。在非常嚴格，苛刻和不同季節的條件下，實現了對 980 鋼在產品製造和施工工藝上的適應性考核，結果表明 980 鋼具有良好的造船工藝適應性。 980 鋼嚴格地按照科研程序走完了研製全過程，填補了我國 785Mpa 級耐壓殼體用鋼的空白，使該材料達到了國際先進水平。

撫順特鋼生產 980 大錠，表麵質量和化學成分均達到了較高標準

發布時間： 2009-02   信息來源：撫順基地

截止 2 月 6 日，撫順特鋼一煉生產的 481.67 噸 980 大錠表麵修磨深度遠遠低於規定指標，其主要化學成分含量都控製在指標下限。 980 大錠屬軍工用鋼，該鋼對內、外部的質量要求標準很高。一煉鋼對該鋼生產高度重視，生產前就製定出詳細的生產計劃和具體實施辦法，並從進料開始就嚴格把關，同時工藝技術人員跟班進行指導，嚴格監督檢查生產過程中的每一個細節操作，有效保證 980 大錠的表麵質量和化學成分。