福特军舰用钢的关键性能和性能有什么区别？

一、军舰用钢简介

军舰用钢是指用于军用水面舰艇（如驱逐舰、巡洋舰）、水下潜艇（如常规动力潜艇、核动力潜艇）、扫雷舰等船体结构的钢材。 它是现代造船业最重要、最重要、最重要的组成部分。 最关键的结构材料的性能直接关系到舰艇战术性能的提高。 现代军舰需要减轻自身重量，同时提高有效载荷和防御能力，并在恶劣条件下保持结构完整性。 因此，对船舶钢板的性能提出了更高的要求。 钢板必须具有高强度和韧性。 、加工性能良好，在高盐、高湿环境下具有优异的耐腐蚀性。 在生产方面，军舰钢具有小批量、多规格、高标准的特点。 目前，世界上能够完全生产各类军舰用钢的国家并不多，我国就是其中之一。

2、军舰钢关键性能：屈服强度

为了满足大型水面舰艇和深潜潜艇的需要，对舰船用钢的屈服强度要求逐渐提高。 以美国为例。 二战后，美国海军是唯一继续拥有航空母舰的国家。 目前，美国拥有世界一半的航母，单舰吨位高达10万吨。 其航母大量使用690MPa高强度板材。 作为甲板钢材，最新的“福特”级航母采用了屈服强度为785MPa的HSLA115钢材。

为了满足大型潜艇的大下潜深度要求，美国、日本、俄罗斯等国家普遍采用屈服强度为900-1080MPa的钢板作为潜艇耐压壳体用钢。 美国自主开发了HY和HSLA系列高强度钢，最高强度在1000MPa以上。 俄罗斯有AB7A钢，屈服强度为1175MPa。 20世纪90年代，日本开发出屈服强度为1000MPa的NS110钢，用于最大下潜深度500m的“亲潮”级潜艇上。 下表为世界主要大国军舰用钢强度对比。

图1：世界主要大国军舰钢材强度（来源：材料中国）

3、美国军舰用钢的发展历史

二战以来，美国海军在数量和质量上一直保持世界领先地位，其军舰用钢基本代表了世界军舰用钢的最高发展水平。 从图1可以看出，20世纪50年代左右，美国海军舰艇所用钢材主要是C-Mn钢，屈服强度为340MPa。 这种钢具有良好的强度和优良的加工性能，至今仍在民用造船领域使用。 影响。 20世纪50年代至70年代，含碳量较高的Ni-Cr-Mo-V合金化马氏体相变强化热处理钢开始逐渐应用，又称HY系列钢，主要包括HY-80、HY- 100 和 HY-130 钢。 该系列钢具有高强度和优异的低温韧性，但焊接性能较差。 20世纪80年代之前，HY系列用于美国海军的大型舰艇和潜艇。 钢作为结构钢。

20世纪90年代以后，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，伯利恒钢铁公司、卢肯斯钢铁公司和USX钢铁公司联合开发了不需要预热或只需要较低温度预热即可进行焊接的HSLA系列钢材。 主要标号为：HSLA-80和HSLA-100钢，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，厚度范围为1-32mm，无需预热即可直接焊接。 HSLA-100钢多用于制造攻击核潜艇的非耐压壳体和新型航母壳体。 板厚可达100mm，可在较低温度预热下进行焊接。 该系列钢材显着降低了军舰的生产成本，减轻了军舰的重量，满足了降低重心的要求，提高了生产效率，建立了美国军舰用钢的新体系。

此后，美国军舰用钢不断发展。 2008年开始建造的新型一流“福特”级航母首舰上，开始采用HSLA-65钢作为主壳体钢材，并采用屈服强度更高的HSLA-115钢。 应用于飞行甲板、A级栈桥等部位。 下表为美国HY和HSLA系列钢的化学成分。

图2：美国HY和HSLA系列钢的化学成分（来源：材料中国）

四、我国军舰用钢的发展历史

我国军舰用钢大致经历了起步阶段、缓慢发展阶段、快速发展阶段三个阶段。

最初时期是20世纪50年代至60年代。 新中国成立初期，有许多废墟等待整治。 我国钢铁生产尚未自给自足，几乎没有军舰钢生产能力。 通过“一五”计划，依托前苏联的支持，进行研究、仿制、试制。 390MPa级907钢、590MPa级921、922、923系列钢等一系列军舰用钢。

20世纪70年代至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。 我国在无镍合金钢的基础上，自主开发了901、902、903、904系列钢等系列锰基镍无铬钢和低镍铬船用钢，并成功将它们应用到当时建造的一系列海军舰艇上。 在船上。 随着海军对装备的要求不断提高，军舰用钢也不断发展。 此后，我国还成功开发了440MPa级945钢、590MPa级921A系列钢、785MPa级980钢等。

20世纪90年代以后，我国军舰用钢进入快速发展阶段。 开发应用了多种规格钢材，达到世界先进水平。 屈服强度也实现了400~1000MPa的全覆盖，为我国第一艘国产航母的建造和核潜艇的建造奠定了基础。 055和052系列驱逐舰的建造和建造。

5、军舰用钢量估算方法介绍

常用的军舰用钢量估算方法有粗略估算法和统计分析法。 粗略估算法适用于没有可用钢材消耗依据或统计数据，仅根据研究对象的结构、体积、设计水线等参数特征进行简单计算的情况。 常用的方法有平方模数法、三次模数法和指数法。

平方模数法假设船舶用钢量与船舶主船体结构面积成正比。 船体主结构面积一般用设计水线长度、型宽和型深的某种组合来表示。 若用W、L、B、D分别表示用钢量、设计水线长度、型宽、型深，则估算公式为W=C·L·(aB+bD)，a、b为系数，根据由船型特点决定，C系数是通过母船数据推断得到的，并随着设计水线的增加而增大。 三次模量法的估计公式为：W=C·L·B·D。 C值也来源于母船数据。 不同的是，当设计水线长度较小时，C值可能会有所不同。 设计水线趋于随着水线的增加而减小。 下图是粗略估计方法的介绍。