航空母舰用钢之大揭秘

近日有外媒和国内媒体同时显示，中国第二艘国产航母已经早上海江南造船厂开始前期建造，这是中国设计建造的第一艘国产大型直通甲板、弹射起飞的航母，因此整体作战实力有了质的提升；第三艘国产航母在设计上和美国正在建造中的福特级航母非常类似，不仅采用核动力装置，还将装备世界上最先进的电磁弹射器，排水量也和美国福特级航母接近，是一艘不折不扣的超级航母。

要造一条航母，可不像造一艘油轮那么简单。先别说舰载机、弹射器什么的，首先一条就是，你有没有造船的基本材料--航母用钢！由于航母的特殊性，它的用钢也有很多特殊要求，比如，要能抗海水腐蚀；要防磁；要耐高温，要有很高的强度、韧度和良好的焊接性能等等。

前些年，前苏联未完工的“瓦良格”号航空母舰被我国当破烂儿从乌克兰买回来。这条航母在来中国前，就已经好多年没有进行过防锈处理了。运来中国后，又在大连随意扔放了3年，也一直没有涂漆，但“瓦良格号”表面基本完好，没有什么腐蚀现象。经检测后发现，“瓦良格”号用的钢，居然是可以自然抵抗海水腐蚀的，而且，基本是绝磁的，这么多年了，磁力依然为零！当时一个接触“瓦良格”号的专家曾感叹说：“苏联还是厉害，主要人家基础好，苏联留下的家底，中国就是追上20年，也很难全面超越啊，尤其是基础工业水平，严重制约了军事设备的发展。”

　　下面小编就航空母舰所用钢的特点归类总结如下：

1. 抗海水腐蚀

海水对舰船底部的腐蚀特别厉害，会严重影响舰船的速度和防护能力。因此，造一般民用和军用舰船的钢都要求有较强的抗海水腐蚀能力。由于航母的作战环境更为恶劣，维修所需时间也长，因此，要求所用钢板抗海水腐蚀的能力就更强。由于我国钢铁生产技术的限制，我们制造舰船所用钢材抗海水腐蚀力较差，因此我们的军舰不得不涂上一层特殊防锈漆，而且，每三四年就要进船坞大修，清除舰艇底部附着物，并重新刷防锈漆。

2. 防磁

一般钢铁都带有一定磁力。由于地球本身是有磁场的，一般低磁钢铁制造的舰船用久了，会受地球磁场磁化，产生磁力。磁力对军舰来说是非常不利的。因为这容易被敌方磁力探测仪侦测到，或受到敌方磁性水雷等武器的攻击。因此，军舰用钢，磁力越小越好。由于我们制造军舰的钢铁防磁性能较差，所以我们的军舰一般是三四年后，就需要开回船坞进行逆向消磁处理。然而，这种维修性的处理对于航母这样的庞然大物来说，就太麻烦了。

3. 耐高温和耐冲击能力

飞机在陆上起飞，一般需要在三公里多，至少也要一、两公里的跑道助跑、起飞。而在航母上，飞机在一两百米内，就要从静止状态完成滑跑、起飞、腾空的过程。这除了有弹射装置助推外，更要求飞机本身有强大的推力。当飞机加力开到足以飞起时，发动机喷射出的火焰可达上千度，足以把一般钢材制作的甲板熔化了！一般舰载机每架都有三十来吨重，降落着舰时，对甲板的冲击力极大，因此，对甲板的抗冲击力、抗扭曲力的要求就非常高。如果甲板用钢不过关，降落的飞机很可能会通过拦索把飞行甲板给掀起来。另外航母甲板还要有抗敌方穿甲弹攻击的较强能力。因此，航母甲板用钢更是非常讲究的。

4. 高强度、高韧性

航母建造所使用的特种钢所要求的强度要远远高于普通军用船舶的钢强度要求，采用高强钢板可以减轻船体重量，增加抗弹能力。特别是飞行甲板的钢材，由于要承受舰载机起飞过程中的高热和高摩擦力，更要精益求精。因此，航母舰体一定要采用高强度合金钢。船用特种钢材的屈服强度一般用MPa（兆帕）表示。像油轮、散装货船，集装箱船等民用船所用钢大约有250 MPa就够使了，普通军用船只在300 MPa以下就行。而航母、潜艇用钢，特别是航母飞行甲板用钢一般要求在850 MPa以上。换算成我们熟悉的单位，大致是一厘米大小的地方要能够承受5000～8000公斤的冲击力。你看，这钢材抗压能力有多强。

大型航空母舰需要的钢板品种规格繁多，建造一艘7.5万吨级的大型航空母舰，需用各种特殊品种厚钢板4万多吨，一般可分为船体板、装甲板及结构板三大类。下面让我们来分别看一看航母不同地方需要的钢材情况。

1） 船体用钢板：要求比较低，基本上就是潜艇用的耐压板，屈服强度通常为450兆帕和550兆帕，钢板厚度为22～28毫米。船体的水下部分为了防止鱼雷与潜艇导弹的轰击，采用钢板厚度达150～203毫米。也有制成双层或三层船体，当外层钢板被击穿的时候，还有一层保护层，这样就增强了航母的抗打击能力。以前的航空母舰还在易受攻击的部分采用增挂装甲板的方式，以抵御各种意外的攻击。航母需要的另外一种钢材就是装甲钢板。

2） 装甲钢板：一般用在最为关键的核心部位。航母上有两个地方最重要，一个是指挥中心，指挥中心是航空母舰钢板最厚的部分，最厚达330毫米，有点类似坦克用的装甲钢板；另外一个地方是航母的动力系统。如果航母的机舱被破坏，那么航母就变成了挨打的活靶子，因此，机舱也要重点保护。重点保护的方式就是用装甲钢板。此外，炮台等地方也要用防弹装甲板进行保护。航母用钢的最重要部分是结构用钢板。

　　3） 结构板：主要用于飞机跑道、隔仓及船体结构等，尤其是飞机跑道，要求极高。首先，要求飞行甲板能够承载20～30吨舰载机起飞和降落的沉重冲击。其次，还要承受喷气式飞机高达几千度的火舌的烘烤。所以，飞行甲板的屈服强度一般要达到800兆帕。还有，飞行甲板的厚度不能太厚，一般是40～50毫米，且要求不平度达5毫米/米以下，否则会影响飞机升降的质量。更重要的是，飞行甲板的板面越大越好，要尽量减少焊缝。总而言之，航用的结构钢板要求高强度、小厚度、大面积、能够在恶劣环境中使用。

5. 世界航母用钢的一般情况

目前，世界上能制造航母、潜艇用钢的只有美国、日本、法国、俄罗斯等少数几个国家。其中，质量最好的还得数美国。

美国用来制造航母飞行甲板的钢的屈服强度一般在850兆帕左右。他们现在已经开发了两个系列的特种钢。一种是HY系列特种钢材。HY-80是一种镍铬和加入钛的合金钢，屈服强度在800兆帕左右，是制造航母或者造核潜艇最佳钢材。用这种钢制造的潜艇，能下潜2000米，而后美国又在HY-80钢的基础上，发展了屈服强度不低于686兆帕的HY-100钢，相比于HY-80提高了钢的耐蚀性、强度，改善焊接性、成型性与机加工性等，其也是当前美国海军航母重要部位的主要材料。

另外一种是HSLA型钢材。HSLA-80钢是美国20世纪80年代研制成功的新型高强度、高韧性结构钢。该型钢已部分或全部取代HY-80钢用于建造大型水面舰艇，如驱逐舰、巡洋舰和航空母舰等，其中尼米兹级核动力航母的某些结构采用此钢种。HSLA-100钢是美国为新建的航母壳体和先进的攻击型核潜艇（非耐压壳体）而研制的钢，HSLA -100是一种含碳量低，铜沉淀强化钢，合金元素含量比HSLA -80的要高，屈服强度约为690兆帕，其性能已达到HY-100钢的水平，板厚可达100毫米。HSLA-100钢的第一批订货是用于核动力航母“斯坦尼斯”号（CVN-74）。这种型号钢板由于采用了尖端低合金技术，其硬度超强，重量非常小，因此建造构件非常轻便，并且成本还很低。用HSLA-100这种特殊用钢建造的福特级航母，其整体重量减轻了很多，建造成本也节省许多。如果在航母舰体外壳上使用这种特种钢，它能够在提供相同或者更长的使用寿命情况下，比采用传统高强度钢建造的舰体外壳更薄，重量更轻。

美海军原打算采用HSLA-100钢作为航母CVN-78的飞行甲板用钢，为了减轻重量，经过攻关，又研制出了HSLA-115钢。它的屈服强度达到了800兆帕，不仅可以降低航母的重心，还可显著减小飞行甲板厚度，从而减轻航母重量。此外，美国海军的建造冶金专家与日本的船舶专家在合作开发一项高强度合金钢焊接新技术，这门技术将会在很大程度上减少采用高强度钢建造航母而造成的成本增加。可以想象，采用这些新技术手段打造的美国航母将会更加坚硬和强悍。

俄罗斯的AK系列镍铬加钛合金钢是世界上屈服强度最高的材料，可达1000MPa，除了用来制造航母，还用来制造需要深潜的核潜艇。

法国生产的“软钢”屈服强度是550MPa左右，英国的无敌级航母使用的就是法国软刚，但基于这样的材料屈服度比较底，一般仅仅用于制造小型垂直起降或者直升飞机航母，讽刺的是法国自己的“戴高乐号”航空母舰用的却是美国的HY-80钢。

日本制造的特种合金钢，屈服强度基本在450MPa左右，日本的潜艇和两硒攻击舰都使用了本国出产的特种钢材。