▍军舰用钢简介
军舰用钢是指军用的水面舰船（如驱逐舰、巡洋舰）和水下潜艇（如常规动力潜艇、核动力潜艇）以及扫雷艇等船体结构用钢，是现代舰船建造最主要、最重要和最关键的结构材料，其性能优劣直接关系到舰船战术性能的提高。现代军舰要求在减轻自重的同时提高有效载荷和防御能力，即使在恶劣情况下也要保持结构的完整性，因此对舰用钢板的性能提出了较高要求，钢板必须具有较高的强度和韧性，良好的加工性和优秀的耐高盐高湿环境腐蚀能力。在生产上，军舰用钢具有批量小，规格多，标准高等特点，目前世界上能完整生产所有类型的军舰用钢的国家并不多，我国正是其中之一。
▍军舰用钢关键性能：屈服强度
为了满足大型水面战舰和大潜深潜艇的需求，军舰用钢对屈服强度的要求正逐渐提高。以美国为例，二次世界大战后，美国海军是唯一一个持续拥有航空母舰的国家，目前美国的航母数量占世界的一半，且单舰吨位高达十万吨，其航空母舰上大量采用690MPa级高强板作为甲板用钢，最新“福特”级航母上更是采用了屈服强度785MPa级的HSLA115钢。
为满足大型潜艇的大潜深要求，美、日、俄等国普遍采用屈服强度为900——1080MPa的钢板作为潜艇耐压壳体用钢，美国有自行研制的HY、HSLA系列高强钢，屈服强度最高在1000MPa以上，俄罗斯拥有屈服强度为1175MPa的AB7A钢，日本在90年代开发出了屈服强度1000MPa的NS110级钢，应用在“亲潮”级潜艇上，最高潜深达500m。下表为世界主要强国的军舰用钢强度对比。
图一：世界主要强国的军舰用钢强度（来源：MATEＲIALS CHINA）
▍美国军舰用钢发展历程
自二次世界大战以来，美国海军舰艇无论在数量还是质量上都一直保持着世界领先地位，其军舰用钢也基本代表着目前世界军舰用钢的最高发展水平。从图1可以看出，在上世纪50年代左右，美国海军舰艇用钢以屈服强度为340MPa的C-Mn钢为主，这种钢材强度较好，加工性优良，至今仍然在民用造船领域发挥作用。20世纪50至70年代开始逐渐应用Ni-Cr-Mo-V合金化且碳含量较高的马氏体相变强化型热处理钢，也被称为HY系列钢，主要包括HY-80、HY-100和HY-130钢，这一系列的钢材具有较高的强度和优良的低温韧性，但在焊接性能上表现较差，在20世纪80年代以前，美国海军大型舰船及潜艇均采用HY系列钢材作为结构用钢。
20世纪90年代后，美国军舰用钢进入了新的发展阶段。为了降低成本，提高焊接性能，美国伯利恒美国伯利恒钢铁公司、卢肯斯钢铁公司和USX钢铁公司联合开发研制了不需要预热或者只需要较低温预热就能焊接的HSLA系列钢，主要标号为HSLA-80和HSLA-100钢，用以取代过时的HY-80和HY-100钢。HSLA-80是一种低碳铜沉淀强化钢，在1-32mm厚度范围内，可不预热直接焊接。HSLA-100钢则较多应用在攻击型核潜艇的非耐压壳体和新航母壳体制造中，板厚达100mm，可在较低温预热下焊接。这一系列钢显著降低了军舰生产成本，减轻了军舰重量，达到了降低重心的要求，同时提高了生产效率，构筑了美国军舰用钢的新体系。
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此后，美国军舰用钢仍在不断发展，2008年开始建造的新一级“福特”级航母首舰上，开始应用HSLA-65钢作为主壳体钢，屈服强度更高的HSLA-115钢则应用于飞行甲板、栈桥甲班等部位。下表显示了美国HY和HSLA系列钢的化学成分。
图二：美国HY和HSLA系列钢的化学成分（来源：MATEＲIALS CHINA）
▍我国军舰用钢发展历程
我国军舰用钢大致经过了初始期、缓慢发展期、快速发展期三个阶段。
初始期为上世纪50到60年代，建国初期，百废待兴，我国钢材生产尚不能自给，军舰用钢的生产能力几乎没有，通过“一五计划”和依靠前苏联的支持，研仿试制了一系列军舰用钢，如390MPa级907钢、590MPa级921、922、923系列钢等。
70-90年代，为打破国外资源垄断，助力国防建设，我国开始自行研制一系列高合金钢。以无镍合金钢为基础，我国自行研制了一系列舰船用锰系无镍铬钢和低镍铬钢，如901, 902, 903, 904系列钢，并成功应用到了当时建造的一系列海军舰艇中。随着海军对装备要求的不断提高，军舰用钢也在不断发展，此后我国还成功研制了440MPa级的945钢、590MPa级的921A系列钢、785MPa级的980钢等。
90年代后，我国军舰用钢进入快速发展阶段，研发并应用了多规格达到世界先进水平的钢种，屈服强度也实现了400~1000MPa的全覆盖，为我国首艘国产航空母舰的建设，核潜艇的建设以及055、052系列驱逐舰的建设提供了坚强支持。
▍军舰用钢量估算方法简介
常用的军舰用钢量的估算方法有粗估法和统计分析法两大类。粗估法适用于没有可得的钢材消耗依据和统计数据，而是简单的根据研究对象的结构、体积、设计水线等参数特点进行测算，常用的方法包括平方模数法、立方模数法和指数法。
平方模数法假设舰船钢材耗用量与舰船主船体结构面积成比例，主船体结构面积一般用设计水线长、型宽和型深的某种组合来表示。如果用W、L、B、D分别表示钢材耗用量、设计水线长、型宽和型深，估算公式为W=C·L·（aB+bD），a、b为系数，根据船型特征决定，C系数由母型舰船数据倒推得到，随设计水线增长而增大。立方模数法的估算公式为：W=C·L·B·D，C值同样由母型舰船数据倒推得到，不同的是在设计水线长的值较小时，C值可能有随设计水线的增大而减小的趋势。下图为粗估法简介。
图三：粗估法简介（来源：吴佳睿等）
统计分析法包括满载排水量参数评估法、空船质量参数评估法和舰船主尺度参数评估法。需要有多同类型的母型舰船的样本资料做回归分析，得到相关系数后来估算研究对象的钢材耗用量。下图为统计分析法简介。
图四：统计分析法简介（来源：吴佳睿等）
对于一般机构和个人，军用舰船的数据较难取得，因此可以采取粗估法来大致估算军舰用钢量。
▍我国军舰用钢迎来发展历史发展机遇
近年来，我国国防装备建设快速发展，从2000年到现在，我国海军共下水千吨以上排水量的主战水面舰艇134艘，其中包含了2艘航母、36艘驱逐舰、36艘护卫舰以及60艘轻型护卫舰，总排水量近60万吨。
图五：2000-2019年中日军舰下水量（来源：新浪军事）
而我国海军装备建设还远未结束，第二艘国产航母、首艘两栖攻击舰以及数十艘各型号舰船正在紧锣密鼓的建造中，未来还会有更多的舰艇加入人民海军作战序列。自建国以来，对军舰用钢的需求从未如此急迫过，而这一切都要归功于我国经济建设所取得的巨大成就和钢铁行业的不断发展。
和其他船用钢板价格相比，军舰用钢的价格较为稳定，且由于质量要求高，价格也高于普通船用钢板，事实上其他兵器用钢，如军卡、坦克装甲车、弹药等对钢材的质量要求同样很高，近些年随着我军武器装备现代化进程的加快，对兵器用钢的需求量也不断增大。
题外话：战争对钢材的消耗也是非常恐怖的，二战期间，美国的钢材产量从战前的5000万吨一举上升至战时的8000万吨，1945年，美国钢铁产量占到了世界总产量的63.92%。
文章来源 我的钢铁网
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