由于船舶使用周期長(zhǎng)、造價(jià)高、環(huán)境載荷惡劣,除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理外,性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料是高可靠性和可維修性的重要保證。
艦船用鋼具有批量小、規(guī)格多、要求高的特點(diǎn),這決定了各國(guó)艦船材料體系的發(fā)展原則一般都是改進(jìn)、提高現(xiàn)有材料與發(fā)展新材料并舉。按美、法的用鋼標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)代常規(guī)潛艇耐壓殼用鋼的技術(shù)水平與中型航母甲板用鋼接近,而普通核潛艇用鋼的技術(shù)水平與大型航母甲板用鋼接近,但先進(jìn)的核潛艇用鋼的強(qiáng)度高于航母用鋼。
當(dāng)前,廣泛用于美國(guó)各類(lèi)艦艇的是HY-80鋼以及屈服強(qiáng)度不低于680MPa的HY-100鋼,包括世界上噸位最大、在役數(shù)量最多的“尼米茲”級(jí)航空母艦的飛行甲板。繼HY-100之后研制的屈服強(qiáng)度不低于900MPa并提高了可焊性的HY-130合金鋼多用于核潛艇的耐壓殼,如用于 “弗吉尼亞”號(hào)核潛艇。近年來(lái),美國(guó)成功研制了HSLA-80和HSLA-100低合金鋼。HSLA系列鋼使用成本顯著降低,強(qiáng)度高、韌性好,已部分或全部取代HY系列鋼用于驅(qū)逐艦、巡洋艦和航空母艦的建造,其中,HSLA-100鋼因具有更穩(wěn)定的低溫韌性,被用于建造美國(guó)先進(jìn)的攻擊型核潛艇(非耐壓殼體)和新建的航母殼體。
英國(guó)原來(lái)使用自行研制的550MPa級(jí)調(diào)質(zhì)鋼建造攻擊型核潛艇,后改用美國(guó)HY-80合金,又以美國(guó)HY-100和HY-130鋼為原型成功仿制了Q2(N)和Q3(N)鋼,更加注重純凈度的要求。Q2(N)鋼已用于攻擊力最強(qiáng)的“機(jī)敏”級(jí)潛艇的耐壓殼體。
日本潛艇和兩棲攻擊艦主要采用日本本土產(chǎn)的碳素鋼、高強(qiáng)度鋼和高屈服強(qiáng)度鋼。其深潛器采用屈服強(qiáng)度不低于880 MPa的高屈服強(qiáng)度鋼NS90鋼(與HY-130相似)。1983年開(kāi)發(fā)出了屈服強(qiáng)度為世界最高水平的可焊接1000MPa級(jí)鋼NS110,用于潛艇。
俄羅斯艦船用鋼主要沿用前蘇聯(lián)的碳素鋼、高強(qiáng)度鋼和高屈服強(qiáng)度鋼,且均為調(diào)制鋼。其高屈服強(qiáng)度鋼為加入鎳、鉻和鈦的合金鋼,屈服強(qiáng)度在390～1175MPa,用來(lái)滿足大深潛潛艇主船體和航母飛行甲板的制造要求。
法國(guó)在相當(dāng)于美國(guó)HY-100鋼基礎(chǔ)上研制了HLES100高鎳鋼,屈服強(qiáng)度980MPa,延伸率大于14%,-60℃的沖擊韌性大于70J/cm2,用于“凱旋”級(jí)核潛艇耐壓殼體。法國(guó)通常采用屈服強(qiáng)度稍高于HY-80 的鋼制造常規(guī)潛艇,采用屈服強(qiáng)度大于340MPa的鋼制造水面艦艇。
德國(guó)是最早用低磁鋼建造潛艇的國(guó)家,其低磁鋼的應(yīng)用處于國(guó)際領(lǐng)先水平。德國(guó)還開(kāi)發(fā)出了耐腐蝕性極好的00Cr21Ni16Mn5Mo3NNb高強(qiáng)低磁鋼,現(xiàn)大量用于新一代反水雷艦艇和潛艇。
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