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航母弹射器专用材料到底是什么钢?

时间:2024-01-12 10:13来源:德松官网 作者:德松公司
Mn18Cr18N钢属于高氮奥氏体不锈钢,虽然电机护环钢和电磁弹射器用钢属于同一个系列和牌号,但在冶炼水平和钢材本身性能指标以及锻造等部件加工工艺上远超过发电机护环钢。
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众所周知,电磁弹射系统是目前世界上最先进的弹射方式,美国福特级航母采用的就是电磁弹射系统,为了捍卫国家领土完整和维护经济发展安全,我国必须要在军事上强大起来,所以打破国外的技术壁垒、设计制造自己的航空母舰和舰载弹射系统是当务之急,在国家相关部门的牵头下,大批专家和技术人员设计开发了自己的航空母舰舰载机起飞弹射器,但是高质量的绝缘材料是电磁弹射系统必不可少的器件,这种材料国内叫护环钢,完整名称为: 1Mn18Cr18N,也称Mn18Cr18N护环钢,是非常高端特殊钢材,需采用双联法冶炼、合金含量高、制造难度大,从冶炼到最后成护环要经过十几道生产工艺,目前国外只有日本、德国、法国等少数国家能够生产。
为了再次实现弯道超车,在尖端技术领域赶超欧美,我国将研发弹射器材料的重任交给了四川绵阳的无磁材料公司,这一消是近日才在四川新闻对外公开,实际上在中央电视台CCTV10频道播出的2016年度科技盛典节目中,海军电力工程专家马伟明院士,就透露了大家最为关心的电磁弹射技术的最新研究进展情况,马院士说电磁弹射技术将在十年内取代传统的化学能技术,这个振奋人心的消息表明正在研制设计中的国产新型航母采用电磁弹射已成定局,而随着材料冶炼技术的提升,我国产电磁能武器也有望在十年内逐步替代传统火炮。
Mn18Cr18N特种合金作为制造电磁弹射器的一种关键材料,它究竟是什么样的一种材料呢?这种由锰、铬、氮组成的合金钢,实际在模具钢、特殊钢行业一直就有,国内德松模具钢材公司曾经一直有售,只是冶炼技术、级别和纯度不一样而已,电磁弹射器专用无磁绝缘不锈钢拥有高含量合金,主要元素由锰Mn、铬Cr、碳C、氮N等组成,其中锰的作用是提高钢材的强度,并削弱锻造开裂的倾向,铬的作用是提升钢材强度、抗腐蚀能力、改善氮在钢材中的溶解分布,氮可以大大的提高钢材的强度和耐腐蚀性,而Mn18Cr18N钢材本身的无磁性,则由猛、氮、碳共同形成的稳定奥氏体获得,Mn18Cr18N钢的冶炼技术国外在七十年代后期开发成功,我国这个钢种是七五计划中的重点项目,曾经在八十年代后期引进过,并在一九九一年由一重集团制造了两件300MW发电机的护环,标志着中国正式具备Mn18Cr18N钢在关键设备上的实际应用能力。Mn18Cr18N钢护环是300MW以上的汽轮发电机组的主要部件之一,也是汽轮机组承受应力最高的部件,为了保证机组的安全运转,要求护环要有足够高的强度、高的塑性指标、均匀的力学性能和最小的残余应力。对于较大容量机组护环的屈服强度都要求在1000MPa以上,所以也只有Mn18Cr18N才能胜任。护环是在强磁场、潮湿的腐蚀介质中工作,工作温度在100℃以下,为减少墙部线圈电流损失和防止工作温度过高,一般采用奥氏体钢制造,国内外各火电站、核电站的发电机组所使用的护环锻件大多采用50Mn18Cr4和50Mn18Cr4WN系列材料制造,采用这些材料制造的护环在使用中的强度、塑性等力学性能和导磁以及金相等物理性能都可以满足设计使用要求,但随着使用周期的延长,就开始暴露出它的致命缺点,就是抗应力腐蚀能力差,而采用1Mn18Cr18N钢做护环就具备优异的抗腐蚀能力,即便如此,优秀的电机护环钢也无法胜任航母电磁弹射器。
虽然电机护环钢和电磁弹射器用钢属于同一个系列和牌号,但在冶炼水平和钢材本身性能指标以及锻造等部件加工工艺上远超过发电机护环钢, Mn18Cr18N钢属于高氮奥氏体不锈钢,其中氮元素的高低,对于总体性能影响非常大,高氮使得钢材的强度等性能显著提高、变形抗力大、难以锻造,而且裂纹敏感性强、锻造极易开裂,因此确定好变形过程中各火次的变形工艺参数,对保证护环的内部质量非常关键,必须采用控制锻造技术,规定每一次的变形温度、加热时间、送进量、压下量等工艺参数,先保证护环热鍛毛坯的内部质量才能为下一步制造工序打下良好的基础,从这些复杂的工序中我们就能体会到设计开发拥有自主知识产权的航母弹射器专用材料这条路有多么艰辛。

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