国内外舰船材料的发展现状

  船体结构钢是现代舰船建造最关键的结构材料，也是用量最大的材料，其性能优劣直接关系舰船技战术性能的提高。船体结构钢作为船体结构材料，必须具有足够的强度和韧性、良好的工艺性及耐海水腐蚀性能。第二次世界大战后，世界各军事强国为了满足舰船装备的发展需求，研究开发了系列高强度舰船用钢。

　　美国从第二次世界大战开始发展舰船用钢至今，其舰船船体钢的发展经历了多个阶段。先后选用过碳素船体钢、HTS、HY80、HY100、HSLA80、HSLA100 等多个型号的钢种。其研制应用大致可以分为4 个阶段[1 - 3]：

　　第一阶段二战期间，美国水面舰船主要选用HTS、A、B、D、E 等高强度及一般强度级别的结构钢作为主船体选材。该阶段钢的主要特点是强度级别不高，合金元素少、碳当量低，故成本低、焊接性好，但其韧性较低、抗弹性差、耐蚀性一般，且钢板厚度较大，但在当时也基本满足了美国水面舰船的使用要求。

　　第二阶段 20 世纪60 年代以后，为了满足发展大型航母和新一代潜艇的需求，在Ni-Cr 系STS 防弹钢的基础上开发出了强度更高、韧性更好的HY 系列高强度结构钢，包括HY80、HY100 及强度更高的HY130 钢。HY 系列钢种为调质型Hi-Cr-Mo 系钢，其主要特点是：①高强度，HY80、HY100 分别为550 MPa、690 MPa 级别; ②Ni、Cr、Mo 等合金元素含量较多，碳当量高，焊接性差，建造成本高; ③钢板规格齐全，水面、水下舰艇结构通用; ④碳含量及碳当量较高，故焊接性差。

20 世纪80 年代美国海军HTS /MS 钢和HY 钢在舰船方面的应用情况。可以看到，HTS /MS 钢在水面舰船上依然是主要且大量应用的钢，而潜艇则以HY80、HY100 钢为主。

  第三阶段 HY 系列钢虽然强度级别较高，但由于钢中的合金元素如Ni，Cr，Mo 等含量较高，导致该种钢成本高，且对焊接性能要求较高。20 世纪80 年代以后，为了改善海军舰船用钢焊接性能，节约舰船建造成本，又发展了HSLA80、HSLA100 新钢种，以替代对应强度级别的HY80、HY100 钢。图1 显示了690 MPa 级HSLA100 钢近年来在美国海军最新航母建造中的使用情况。可以看出，从CVN74 的少量试用，到CVN75、CVN76、CVN77 扩大采用，经过了10 多年时间。