钢材是舰艇建造不可或缺的基础材料，强度和焊接性兼顾要求极高
2017-09-25 10:20:54
作者：本网整理 来源：微军事
从武器装备的材料学角度分析，钢材是建造先进水面舰艇不可或缺的基础材料。随着钢的强度级别的提高，钢中合金元素增多，钢的碳当量和裂纹敏感性也随之大幅增加，这使得钢的焊接变得十分困难，显示了军用舰艇在制造工艺上的极高要求。那么，在解放军造舰过程中，比如大连造船厂建造国产首艘航母，如何兼顾高强度舰船用钢的强度和焊接性，把舰用结构钢设计得更加合理，就成为军舰能够快速“下饺子”的一个关键因素。
从20世纪80年代开始，以美国海军为代表，逐渐开发、应用了新一代高强度易焊接舰船用钢，HSLA系列船体钢问世以来，就极大地促进了美军的造舰项目。有消息认为，美国海军发展的新型HSLA65钢因具有较高的强度和良好韧性以及可焊性，取代现有HTS和DH36舰艇用钢之后，减轻了船体重量，降低建造成本，受到美国海军和项目承包商的广泛欢迎。
从钢铁技术角度分析，HSLA钢就是高强？低合金钢（HSLA，High Strength Low Alloys），是在融化过程中加入了稀有金属，强度可以达到中强度低合金钢的两倍。由于属非热处？型，其含碳？一般均？高于0.15%；由于合金元素含？少，它们多能固溶于肥？铁。 ?以商用观点而言，合金？少则成本较低，合于经济实用原则。高强？合金钢之凹槽韧性、？伏比、焊接性及耐蚀性等优于普通钢，而加工方法则与一般碳钢者无异。
近年来，随着超低碳、超纯净钢冶炼、微合金化及控轧控冷等冶金技术的发展，美国开始研制不需预热或者只需较低温度预热就能焊接的HSLA系列钢。HSLA-80钢其强韧性已达到HY-80钢的水平，而焊接性更好，具有优良的焊接工艺性能，且合金元素含量低，简化了舰船的建造工艺，也大大降低了舰船成本，使船体结构钢的开发进入了-个新时代。该钢于1984年纳入美国MIL-S-24645军标，已用于“黄蜂”级两栖攻击登陆舰的主要结构，并被选为气垫船的船体材料。在HSLA-80钢的基础上，美国海军于1985年研制了具有优良的焊接工艺性能的HSLA-100钢以代替HY-100钢，1990年美国已制订了其军用规范MIL-S-24645A，可在比HY-100钢更低的焊接预热/层间温度下施焊，从而降低了建造成本。HSLA-100钢已部分代替HY-100钢用于航母。
图注：“黄蜂”级两栖攻击登陆舰
从冶金学上来讲，新一代船体钢与传统调质型高强度船体钢完全不同，它是以低碳铁素体钢或超低碳贝氏体钢为基础发展起来的。中国设计的钢合金具有如下特点：为了保证优良的焊接性和良好的低温韧性，钢中碳含量明显降低。Cu是该钢中最主要的强化元素。通过时效处理析出细小弥散的ε-Cu颗粒，产生强烈沉淀强化，弥补了降碳引起的强度损失。由于碳当量的降低，这类钢的某些高强品种甚至可以实现0℃焊接不预热，大大简化了造船工艺，缩短了造船周期。该系列钢在保证高强度、高韧性的前提下，具有很好的焊接性能，已经用于解放军航母、综合补给舰、驱逐舰、护卫舰等大型海军装备的建造。
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