屈服强度在2200Mpa的超级钢,这种钢能不能造出世界领先的核潜艇?

军史吐槽君


最近看到媒体上很多报道“超级钢”的新闻,主要就是我国钢铁业研发出了世界领先的屈服强度在2200Mpa(兆帕),均匀延伸率16%的新型超级钢,这样的成就固然让人感到欣慰,但是不管是自媒体还是专业媒体都经常在后面加个点缀,意思基本上就是我国潜艇以后用上这个钢就啥也不愁了,世界领先了,无敌了,潜深一千米了,这是负责任的报道态度吗?知其然必知其所以然,跟着吐槽君一起来一次系统性防忽悠实战训练吧!



我国这个超级刚除了良好的屈服强度和延展性外,主要有两个优势:

第一、成本低,就是一种普通的中锰合金钢,没有什么昂贵的稀土元素之类的添加剂,主要成分是10%锰、0.47%碳、2%铝、0.7%钒。

第二、这种钢是制备工艺成熟,使用通用化加工设备方法制成,容易实现工业化生产,从科研产品到工业产品的转化速度快。


那么我们这个钢真的可以用在潜艇上赶英超美吗?所谓的潜艇用钢可以说是高强度钢中对性能要求最严格的,除了屈服强度,还必须有的就是60毫米以上板材的良好焊接性能,不然根本不能用来造潜艇壳体,你再强,如果不好焊接,那也只能是GG。所以这就导致了一个奇葩情况?目前军用潜艇、航母等用特种钢的屈服强度其实都大大低于民用特种钢的屈服强度。上面这张图上我们可以看出来,目前全世界潜艇用钢水平最高的俄罗斯所使用的屈服强度也不过1200Mpa,但其实在上世纪五六十年代,很多国家就已经造出屈服强度在1600Mpa以上的特种钢,比如美国的300M钢,我国35Si2Mn2MoVA钢等等,但是为什么他们都没有用来造潜艇?就是因为焊接性能不过关,直接就给pass了!
焊接性能好需要什么?那就是必须含碳量低,潜艇使用的一般都是0.2%以下的低碳合金钢,而我国新研制的超级刚含碳量达到了0.47%,已经是低碳钢上限的两倍以上,所以就这一点也就基本上告别了军用领域,更别说是潜艇制造了。而除了良好的焊接性能,军用造舰用钢还有诸如抗海水腐蚀、低磁性、抗疲劳等多种要求,并不是单单一个屈服强度就能解决的问题。国家在发展,技术也在进步,但是一定要戒骄戒躁,继续努力,意淫不能强国!


军史吐槽君


先回答题主的问题:这种钢不能造出世界领先的核潜艇。至于原因,儒道之主给出的解释很简单:一、题主说的消息是假的。二、材料并不是建造世界领先的核潜艇唯一因素。三、该特种钢能否用于核潜艇的制造还是个未知之数,即便是能用,也别指望着一步登天。四、下潜深度只是潜艇性能之一,并非全部。

“屈服强度为2200MPa的超级钢”?这是个假消息或者说是误传,源自于某些媒体的一则报道,以下黑体部分摘自有关“屈服强度为2200MPa的超级钢”的报道:2017年8月,《科学》杂志刊登消息称,中国成功研制出了屈服强度高达2200MPa的“超级钢”,并实现了批量生产。


这则消息中的“超级钢”指的是由北京科技大学、香港大学、台大的青年科学家联合研发的D&P特种钢,然而无论是研发团队发布的消息、论文,还是在我官方报道的内容中,这个2200MPa指的都是抗拉强度,并不是屈服强度。在该研发团队的论文中明确的写着“抗拉强度为2200MPa”,这在网上就能够查到。D&P特种钢的抗拉强度为2200MPa,延伸率大于15%。

之所以有这种误解,或许是《科学》杂志的误报,也有可能是国内部分媒体的故意误导,不管是谁的错,它的结果都一样:很多人一口咬定是“屈服强度2200MPa”。再加上某些自媒体的推波助澜,为了吸引眼球更是恨不得将其吹上天,在百度上一搜,尽是些什么“打脸日本”、“美德日俄自叹不如”之类的文章,让人无语的就是:某些自媒体文章中把S600E与D&P钢这两种钢材搞成了一种东西,真是让人“叹服”。


制造潜艇所用特种钢,它的屈服强度越高,在其它条件相同的情况下,潜艇的下潜深度也会越深。因此有人称“将超级钢用于我国潜艇制造,使其下潜深度可以达到900米,还有可能更深”,真是无知者无畏。世界上早就有了屈服强度为2400MPa的特种钢,敢问:哪个国家的潜艇用的是这种钢材?又有哪个国家装备的潜艇下潜深度达到了900米?更何况,D&P钢的2200MPa根本就不是屈服强度。

这里存在着一个误区,制造潜艇的特种钢材并非只有屈服强度一个指标,也不是屈服强度越高越好。换一种说法就是:屈服强度高的特种钢材未必就能用来制造潜艇。舰艇用钢(航母等水面战舰、常规潜艇、核潜艇)需要的是综合考虑特种钢材各方面的性能,基本指标有8项:屈服强度、高韧性、抗爆性、焊接性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能、抗冲击能力等。必须满足所有指标,才是合格的舰艇用钢。在这8项指标中,任何一个不达标也不能使用——屈服强度只是其中一项,不是唯一。


18Ni(350级)马氏体时效钢,它的屈服强度至少可以达到2400MPa,但是却不能将其用于潜艇制造,原因:它的抗冲击能力达不到要求、韧性差。建造航母、潜艇等选用何种钢材,需要对8大指标进行综合考量,取其最优者。各国潜艇所用特种钢材的屈服强度远没有想象中的高,或者说是很多民用领域特种钢的屈服强度比潜艇所用还要高,最重要的一个原因就是:民用那些领域用钢要求远没有潜艇那么严格。

目前,世界各国潜艇耐压壳所用特种钢的屈服强度还没有超过1200MPa的:俄罗斯潜艇用特种钢屈服强度1175MPa,美国的HY156、日本NS110的屈服强度为1078MPa,我国039B常规潜艇用国产特种钢材的屈服强度达到了1000MPa。此外,还有一点需要说明:这几个国家的潜艇并非用的都是屈服强度1000MPa的特种钢。比如说美国海军潜艇、航母的主要结构用钢HY80屈服强度为550MPa,HY100的屈服强度也只有690MPa。



美国正在用HSLA80、HSLA100替换HY80、HY100,它们的屈服强度并没有太大的提升,分别与HY80、HY100相当,但它们的其它性能要强于HY80、HY100。网上很多人说“潜艇耐压壳所用特种钢的屈服强度必须在1100MPa之上”,对于这种说法,看看就好,千万别当真。按照这个“标准”,那美军的核潜艇就没一个“达标”的:洛杉矶级、弗吉尼亚级核潜艇用的是屈服强度550MPa的HY80,海狼级核潜艇用的就是屈服强度690MPa的HY100钢。


下潜深度只是潜艇性能的一个指标,钢材只是影响下潜深度的一个因素。钢材获得突破,就能让潜艇一跃成为世界领先水平?把问题归咎到材料上,这是推卸责任的一种说辞。仍拿美国为例:所有洛杉矶级核潜艇用的都是HY80钢,但“洛杉矶”级早期型的下潜深度只有300米,其后期型的下潜深度却达到了450米,这是材料的问题?决定潜艇下潜深度(耐压壳性能)的因素,除了钢材特性之外,还有潜艇外型、弯板技术、焊接技术等等其它影响因素。

潜艇用特种钢要求含碳量低于0.2%,看看D&P钢:10%锰、0.47%碳、2%铝、0.7%钒。其它方面性能先不考虑,就这一个含碳量严重超标……所以说,儒道之主给出的答案就是:不能。这可能会让很多人失望,但有一点需要认清:军工建设不是靠吹出来的,也不是靠臆想来的,更没有什么“弯道超车”。近些年,我国军工建设之所以能够取得这些成就,那都是靠我国军工建设者辛苦付出换回来的,青春、汗水、心血,甚至是生命!

世界主要国家潜艇用钢性能对照表


儒道之主


一个问题就是……

潜艇下潜的深度,如果还纠结在什么钢材的屈服强度,那也有点out了。

最影响下潜深度的因素,题主不如考虑一下各色通海设备、波纹管、阀门、密封填料函之类的耐压程度。

如果这些压力壳开孔的密封失效,你换成4800mp的指标都没用了……


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