航母特种钢材：中国航母事业发展的关键难题

航空母舰作为强大的海上力量，已经成为一个国家综合国力的象征，但世界上拥有航空母舰的国家却寥寥无几。

我国的航母工业起步于上世纪70年代，第一艘航母是由苏联的“瓦良格号”改装而来，从瓦良格号开始，我国的航母工业逐渐走上了发展之路。

但当瓦良格号刚运回国内时，航母改造计划一度被推迟，并不是因为资金问题，而是因为我国无法制造航母专用钢材。这到底是一种什么钢材，为何难以制造？

生锈的瓦良格号，采用超高耐腐蚀特种钢制造

航母服役是我国海军发展的重要里程碑，当我国第一次参观美国航母时，航母建造就被纳入了我国国防建设计划。

但80年代中国很穷，仅靠资金壁垒很难突破，更别提技术封锁了。1991年苏联解体，乌克兰继承了苏联的大型航空母舰“瓦良格”号。

然而资金匮乏的乌克兰手中只有航母的外壳，却没有资金继续建造，第二年就不得不放弃建造航母，决定将其出售，中国航母产业由此迎来转型契机。

尽管资金问题依然困难，但在爱国人士的帮助下，经过一番谈判，瓦良格号最终踏上了漫漫的中国之旅。

历经三年，历经重重阻力，瓦良格号终于抵达中国海湾，迎来了中国航母发展的曙光。我国接收瓦良格号时，它已下水八年。算上建造时间，已经过去近二十年。

在正常情况下，几乎没有任何钢材能够避免如果没有人修复就变成一堆废金属，更何况乌克兰已经把瓦良格号拆得面目全非。

所以当瓦良格号来到中国的时候，只剩下一个锈迹斑斑的航母船体，航母上的武器和电子系统都被拆成了碎片，没有发动机，也没有螺旋桨。

据辽宁号舰长介绍，第一眼看到瓦良格号时，他们的兴奋感立刻被失望所掩盖，因为他们看到的是一艘锈迹斑斑、破旧的航空母舰，他们心里甚至产生了怀疑：这样的航空母舰真的能修复吗？

但瓦良格号很快就让大家大吃一惊，即使过了20年，当航母表面的锈迹被擦掉之后，它依然油光发亮，犹如新航母一般，这就是苏联特种钢的威力，具有超高的抗腐蚀性能。

航母作为大型舰船，对钢材质量要求极高，耐腐蚀、高强度、耐高温、抗磁性等性能都必不可少。

而苏联使用的特种钢材完美满足了要求，苏联在建造航空母舰时使用了屈服强度500-600MPa的高强度镍铬合金钢，瓦良格号主体采用590MPa级AK-25钢，防护部件采用700MPa级钢。

印度维克兰特号航母底部在建造过程中遭到海水严重腐蚀，但瓦良格号历经数年依然完好无损。

瓦良格号所用钢材的另一个强大功能是消磁能力，这是建造航母所用钢材的必要条件，一般金属都有一定强度的磁场，但航母必须消磁，因为在水中航行会遇到水雷。

与地雷不同，水雷有一根磁针，当金属接近水雷时，磁针会摆动，以此作为信号，接通水雷内的电雷管，从而引爆水雷。为了躲避水雷的袭击，几乎所有军舰都是用消磁金属制成的，而航空母舰的消磁功能就显得更加重要。

正常的航母在进入服役之后都是需要进行消磁的，否则长期年久失修的金属会发出越来越强的磁场，这意味着航母很快就无法继续服役了。

不过，瓦良格号在接受体检时，却没有发现任何磁场的痕迹，在长达8年的无人值守运行中，依然保持着良好的性能，可见当时苏联的工业发展水平有多么高。然而如此强韧的钢材，却成为中国改造航母遇到的第一个难题。

难以复制的特钢，中国钢铁产业升级

辽宁舰主要是由瓦良格号改装而来，但如果要改装瓦良格号，首先需要同等质量的钢材。

航母不同部位对钢材厚度、种类、质量的要求不同，水上部分会受到海浪、水压变化等影响，需要使用厚度为23mm-28mm的海底耐压板，而水下部分则要求极其严格。

首先要耐腐蚀，其次要能抵御鱼雷、导弹的袭击，因此钢材厚度高达150mm-230mm。

航母内部的钢材比较薄，机库甲板大约38mm，其他各层之间的甲板厚度也只有4-18mm，最厚的是保护航母的装甲板，厚达330mm，这也是航母中技术含量最高的飞行甲板所用的钢材。

因为要与舰载机接触，所以必须满足大尺寸、高强度、耐高温等要求，还要考虑海上的温度变化和巨浪，所以飞行甲板必须耐低温、耐腐蚀，但又不能太厚，因为要保持航母的重心，同时还要具备消磁能力，不能被敌方探测到。

瓦良格号具备了一切优点，但并不是所有国家都能复制苏联使用的特殊钢材。

这对当时的中国来说是一个巨大的挑战，正是由于缺乏特种钢材，才导致瓦良格号长期滞留在中国海湾，因为当时世界上能生产这种钢材的国家并不多，美国的HY-100和HY-80是苏联特种钢材的最佳替代品。

但中国没有资金，美国也未必愿意卖，中国曾试图从俄罗斯购买航母使用的阻拦索，这也是美俄两国的独家技术，但还是被拒绝了。

如今特殊钢已经成为中国航母发展的第一瓶颈，过去的技术水平已经不够用，唯一的出路就是技术升级。

更换瓦良格号钢材需要数百吨对称球扁钢。球扁钢是一种头部为球形、体部为扁平的钢材，是造船、桥梁领域的必备钢材。

但当时中国还没有掌握这种技术，在钢铁的迫切需求下，中国鞍钢集团承担了研制特殊钢的任务。

鞍钢集团是中国钢铁工业的摇篮，当国家第一次决定修建长江大桥时，鞍钢集团就承担起了生产桥梁钢的使命，从零开始生产出了符合设计要求的桥梁钢。

这次，同样的难题交给了鞍钢集团，从对称球扁钢的研制入手，鞍钢集团成立了以拥有24年水面舰船领域从业经验的研究员周丹为组长的专业技术团队，攻克了球扁钢的生产难关。

但对称球扁钢形状特殊，尺寸差异大，轧制成形难度很大，鞍钢当时没有专门的生产线，无法大批量生产。

因此技术团队必须将球扁钢的根部固定在热处理架上，以防止球扁钢变形。

随后的时间里，周丹团队继续对钢种升级进行深入研究，采用快速感应加热技术，设计研发了淬火生产线，确定了供电方式、加热方式等多个参数，最终研发出热轧球扁钢快速感应加热技术，实现了球扁钢的技术突破。

此后的一年半时间里，又向瓦良格号重建的大连造船厂提供了200吨航空母舰用钢材，做出了巨大的贡献。

于是，鞍钢除了球扁钢外，还开始对其他钢材产品进行升级改造。可以说，在这次技术突破中，我国钢铁产业链实现了全面的技术升级。但这还不是鞍钢需要解决的最大问题。

甲板钢的挑战：“轧机之王”厚板轧机的诞生

在技​​术团队的努力下，建造航母所需的钢材大部分生产出来了，但这也只是解决了部分技术难题，在瓦良格号改造过程中，我国并没有完全替换掉苏联制造的所有特种钢材，不过辽宁号改造成功后，山东号的计划就被提上了日程。

这次，航母所需的每一块钢材都要自主生产，包括航母上最重要的钢材——甲板钢，鞍钢集团这次再次接受了这个挑战。

上面说了甲板钢的要求，要求越多难度越大，目前能生产航母甲板钢的国家只有五个，中国是其中之一，主要类型有HY高屈服强度钢和HSLA低合金高强度钢。

其中HY钢有HY-80、HY-100、HY-130三种，屈服强度分别为550MPa、690MPa、890MPa；HSLA钢有HSLA-65、HSLA-80、HSLA-100、HSLA-115四个品种，屈服强度分别为449MPa、549MPa、689MPa、795MPa。

福特号航空母舰的甲板采用的是HSLA-115钢材，这种钢材的强度达到795MPa，能承受每平方厘米近8吨的冲击力。

HSLA系列钢材相对于HY系列合金钢的强项在于省去了预热工序，这与超低碳、超纯净钢冶炼、控轧控冷等冶金技术的发展相呼应。因为钢材的强度要求越高，含碳量越高，焊接难度也就越大。

一艘航母建造过程中，有三分之一的工作是焊接钢板。为了节省时间，单块钢板的面积很大，但性能要求却极其严格。因为钢板必须具有很强的抗弹能力，头尾强度偏差不能超过10兆帕，冲击韧性要在250焦耳以上。

随着技术的发展，HSLA系列钢的出现，逐渐解决了焊接难题，如果条件允许，几乎所有的航母都会采用HSLA系列钢，但这个关键技术难题没有一个国家能够共享。

中国要自主建造航母，必须发展国产钢材。鞍钢集团为攻克甲板钢技术难关，再次展开新一轮激战。在此次生产过程中，一重集团加入研发团队，参与了另一项技术升级——5500mm轧机。

这是世界上宽度最大的轧机，占地面积200米长、35米宽，由40多台单机设备、10万多个零部件组成。由一重和德国西马克公司联合设计，一重自主制造，轧制力高达10万吨，堪称世界轧机之王。

压制的钢板宽度可达5.5米，长度可达40多米，这台轧机生产的甲板钢比传统钢板大4倍，性能与HY-100或HSLA-100相当，达到690MPa，仅次于美国“福特”号甲板用钢。

在技​​术团队的努力下，我国航母甲板钢最终实现国有化，使我国成为世界上第三个掌握甲板钢技术的国家。

鞍钢的贡献还不止于此。除了甲板钢，鞍钢在一年内就完成了原来需要十年才能生产出来的特种钢的生产。目前，航母所需的特种钢有70%来自鞍钢集团。鞍钢的钢铁生产速度也大大加速了国产航母的发展。

2017年，中国山东舰成功下水服役，山东舰从建造到正式服役只用了6年时间，2022年，中国003型航母也将下水。

在一片质疑声中，中国技术团队以中国速度创造了工业奇迹，打破了其他国家对中国的技术封锁。时至今日，拥有航母的国家仍然不多，主要原因就是技术难题，比如钢材。

前面说了，印度航母使用的钢材并不耐腐蚀，从1999年开建到现在已经20多年了，现在还在建造中，其使用的航母主要依赖美国和俄罗斯，其中维克拉玛蒂亚号就是从俄罗斯购买的。

在所有航母专用钢的研制中，美国居于首位，HY系列和HSLA系列均由美国研制，如法国戴高乐号航母采用的就是美国的HY-80钢。世界上屈服强度最高的材料是俄罗斯的AK系列镍铬钛合金钢，屈服强度可达1000MPa。

但美俄一直都是工业强国，在军事研究上也一直走在前列，但这也意味着技术封锁。

中国航母工业在层层技术封锁中实现了技术创新，一定程度上这也证明了中国工业的实力，虽然中国甲板钢材与美国相比仍有差距，但中国航母研制技术已经取得了长足进步。

从辽宁号舰长第一次见到瓦良格号，到003型航母下水试航，20多年来中国航母发展翻开了新的篇章，实现了从钢铁到动力系统的全面技术跨越。

如今，宝钢也加入到钢铁制造的行列，为我国航母建造提供钢材。在后续的研发中，或许还会出现性能更优异的特种钢，这也离不开技术人员的不懈努力。