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发展潜艇用低磁钢的重要意义

潜艇的磁场是暴露其自身的一个重要物理场。近年来由于声隐身技术进展迅速,现代潜艇变得越来越安静,使用声纳来探测潜艇也就越来越困难,因此, 一些国家正努力寻求非声探潜技术,目前永磁铁氧体主要发展的是利用潜艇所在水域所产生的磁异常来探测潜艇的高灵敏度磁探仪等设备。因此,潜艇的磁场目前已上升为潜艇 的一个显著的目标特征。现代反潜飞机已普遍装备了磁探仪,在空中一定高度就可发现水下活动的潜艇;反潜水雷和鱼雷等武器也利用潜艇磁场来引爆,所以最大限 度地降低潜艇的磁幅射能量是实现潜艇隐身的重要条件之一。

要降低潜艇的磁场,必须尽量使用低磁结构材料。因此,开发磁钢厂家各种新型低磁钢是反水雷舰艇的必然需求,对增强国家的国防力量具有重要意义。低磁 钢从组织上来说都属于奥氏体类钢。大致可分为非强化型低磁钢和强化型低磁钢。非强化型低磁钢包括Cr-Ni 系,Mn-Al 系及 Mn-Cr 系等。 Cr-Ni 系是一种不锈低磁钢系列,其特点为含 Cr、Ni 较高,这类钢的强度低而塑性韧性好,具有良好的切削加工性能和耐腐蚀性。可应用于舰船的仪 器仪表、电机设备及要求低磁性和耐蚀性的场合。Mn-Al 系和 Mn-Cr 系是各国长期进行研究的低磁钢系列,其特点为含 Mn 量高,这可以使奥氏 体更稳定,但也导致了钢的加工硬化倾向严重,使切削加工比较困难。其典型代表为含 1.1% C 和 13% Mn 的奥氏体锰钢,仅用于不要求切削加工 和焊接的无磁构件,如船上的导缆钳和带缆桩等。后来适当添加了其它元素,发展了许多可焊和较易加工的中碳锰钢,如美国 60 年代为扫雷舰艇所研制的可 焊、耐蚀低磁钢,西德的40MnCr18-4 和我国的 917 低磁钢。强化型低磁钢包括 (1) 固溶强化低磁钢,采用强化元素 N 等,可使低磁钢 的屈服强度有所提高,但受冶炼、锻造工艺及设备条件的限制,而不能随意添加合金元素。(2) 形变强化低磁钢,由于受工艺及设备条件限制,也往往不能随意 进行。(3) 时效强化低磁钢,这种系列的特点是:加入适量的时效强化元素(如V等) ,再通过适当的热处理来获得高强度。早期的高锰时效低磁钢 是 40Mn18Cr4V,后被 725 研究所研制的 30Mn15Ni4MoVNb 所取代。此外,美国的A286 和日本的 NMA- 7 及 AUS304-NM 也都是时效强化低磁钢。
德国是世界上最早研制舰艇用低磁钢的国家之一,也是最先采用低磁钢建造潜艇的国家,现已形成高强不锈低磁钢及其配套材料系列,用于建造了大 量的潜艇和反水雷舰艇,其 Cr-Ni-Mn-Mo-N 系高强不锈低磁钢的力学性能已达到相当高的综合水平,且具有良好的耐海水腐蚀性、良好的抗裂纹敏 感性及良好的冷热加工和焊接工艺适应性。目前德国在新型高强低磁钢的研制与应用方面处于国际领先水平。德国潜艇还装备了高性能消磁系统,从而可有效地降低 敌方磁探仪和磁引信武器的作用距离。



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