山东舰的甲板钢：高强、耐腐还防弹！性能指标追平美国福特号用钢
2019年12月17日，中国首艘自建航母"山东"舰在海南正式交付海军。山东舰的交付，标志着中国海军有了第一艘纯国产的航空母舰。和辽宁舰相比，山东舰服役标志着中国已经完全掌握了现代大型航母的建造技术，而且是100%纯国产建造，完全不依赖于任何国外的技术，中国成为全球仅次于美国的，第二个拥有完全航母研发和建造技术的国家，即使法国、英国和俄罗斯也不具备完全自建航母的技术和工业实力。
现代航母有多强大？由于当今世界主要强国都已经装备了足以毁灭世界的战略核武器，所以大国之间爆发战争的可能性已经极低，所以从二战结束至今，所有的世界冲突都是地区性局部冲突，而大多数情况是中小国家之间（例如中东战争、印巴战争等），或者强权国家欺凌弱小国家（例如美国入侵伊拉克、阿富汗等），所以弱小国家根本没有能力对大国的航母构成威胁。而换句话说，想要击沉当今航母也绝非易事。
（小鹰级航母"美国"号进行抗打击试验）
2005年时美国海军使用退役的"小鹰"级"美国"号航母作为实体，进行航母抗毁伤能力测试。"美国"号航母是一艘常规动力航母，但是其满载排水量约8万吨，是典型的大型航空母舰，美军在测试中使用"鱼叉"反舰导弹、机载激光制导炸弹、127毫米舰炮甚至是533毫米鱼雷等多种武器对其进行全方位饱和式打击。在整整25天中，该舰被命中数十枚反舰导弹、上百发炮弹和数枚533毫米重型鱼雷，但它依然坚持漂浮在海面上而没有沉没。
（"比基尼"环礁核爆试验）
1946年，美国进行了著名的"比基尼"环礁测试，在核武器的攻击下，只要航母距离核爆中心5000米以上，都能大概率生存下来，而航母本身又是钢铁等金属制成，所以，天然具备一定的防核辐射的能力，所以即使在导弹核武器的时代，航母也绝对不是"漂浮在海上的铁棺材"，而是真真正正的海上钢铁堡垒。
极高标准的航母用钢
不过如今能够建造这种"海上钢铁堡垒"的国家并不多，因为第一条要求大多数国家就无法满足——航母所需特种钢，这一点，目前全球绝大多数国家就做不出来。
航母作为海上浮动的机场，其使用的钢材种类繁多，但是主要有两种：一种是制造舰体使用的高强度耐腐蚀低磁钢，这种钢主要用于制造航母的舰体，因为航母在海上航行，而且是钢铁制作，钢铁作为金属必然有磁感应，所以通过探测地球磁场的变化就可以在没有雷达的情况下，准确定位航母。为了有效隐蔽自身，航母必须使用低磁钢建造。同时由于航母长期泡在海水里，而海水具有一定的腐蚀性，所以航母舰体用钢还必须具备耐腐蚀的特点。最后，航母吨位大、舰体内部装备有战斗机、大型发动机以及数千名水手船员，所以舰体用钢的强度自然也是一个重要指标。所以，高强度、低磁性、耐腐蚀，是航母舰体用钢的基本要求。
（造船用球扁钢）
除了舰体外，飞行甲板是航母的招牌。按照科普文章的描述，美国的"尼米兹"级航母的甲板面积相当于3个标准足球场大小，我国的辽宁号和山东号，虽然吨位只相当于尼米兹级的一半左右，但是其甲板面积也大致相当于2个足球场大小（滑跃甲板不算），如此大面积的平面甲板，自然不可能是一块钢板轧制而成，必然是多块钢板焊接而成，而作为航母的甲板用钢，除了要具备高强度和耐腐蚀两个特点，还必须在焊接条件下不易变形。这一点甚至比舰体用钢的要求更高！可以说，能够生产出合格的航母用钢，才是建造航母的基本保证。
航母舰体用钢
中国建造山东号航母的同时，世界上还有3个国家同时在建造航母，他们分别是美国、英国和印度，其中美国自不待言，因为美国的巴斯钢铁在冶炼特种钢材方面依然是世界翘楚，美国10万吨级尼米兹级和11万吨级的福特级两型航母所用钢板，大多为巴斯钢铁公司提供，在航母用钢领域，美国确实首屈一指。但是除了美国以外，在2010年之前，全球能生产出合格的航母用钢的国家屈指可数。
航母的舰体用钢在使用上和民船有诸多不同，航母除了舰体用钢和甲板用钢以外，还需要一种专门的舰用装甲，这是一种特殊的钢材。因为航母不同于普通的民船，它并非是简单的排水量够大、安装有平直甲板，再搭上飞机那么简单。航母内部储备有大量的燃料、弹药等等易燃易爆的危险品，而且航母自二战以来，就是各国海军的编队核心，也是敌方打击的关键，所以航母也是当今世界海军中唯一必须使用装甲的舰船。而航母的装甲有多厚？这个是军事机密，不会有人透露，但是可公开的数值是330～1000毫米，这个数字是换算成匀质钢以后的数值，因为航母装甲和坦克装甲也一样，也采用了复合装甲的设计，所以真实的厚度始终是军事机密，只有各国的设计和建造人员才能知道。
（1969年遭遇火箭意外发射导致大火的企业号，可以看出，甲板表面虽然狼狈，但是基本没有大碍）
这样的特种钢板自然不可能使用一般的冶炼和轧制办法进行铸造和加工。根据公开的消息可知，航母用钢，通常采用了所谓的"炉外精炼"的方式进行冶炼。也就是将已经冶炼的钢水通过钢水包转移到正在冶炼的转炉内，重新冶炼，同时使用高压氧气枪对炉内吹氧，以此充分除去钢水内的杂质、气泡等，在进一步合金化的同时充分去除钢铁中所含的硫单质。这样冶炼出来的钢，质地更将纯净，因此也拥有更高的强度、韧性和耐腐蚀性，是制造航母舰体的首选材料。但是，要进行这种炉外精炼法进行二次冶炼，需要150～200吨的超大型炼钢炉，目前全球范围内仅有约10个国家拥有这种超大型炼钢炉，我们中国恰好是其中之一。所以我国能够独立建造航空母舰，基础工业的配套必不可少。
航母的甲板用钢
（山东舰滑跃甲板）
对于整个航母而言，实际上研制难度最大的，是航母的甲板用钢。因为航母甲板用钢除了要满足舰体用钢类似的要求外，还要求其膨胀系数小，性质稳定，不易翻边翘起等特殊要求。而对于我国而言，甲板用钢的难度甚至超过了美国海军——因为我国航母使用的是滑跃起飞方式，因此航母甲板用钢在航母舰身后半段必须确保平整，但是在前半段却要保证有一个平滑的翘起，以配合航母舰首滑跃式甲板的设计，这种加工难度实际上远大于单纯的平甲板。
（福特级二号舰肯尼迪号航母首块钢板切割仪式）
航母甲板用钢有多厚？这一直也是一个军事机密，但是由于我国早已购买过澳大利亚退役航母墨尔本号，以及苏联退役航母基辅号和明斯克号，再加上美国的中途岛级和小鹰级航母在退役后都有作为博物馆保留的船只，游人可以直接登舰查看。通过观察这些退役航母可知，航母甲板用钢的平均厚度大约在30～40毫米，而媒体报道最新的美国福特级航母的甲板钢厚度大约是50毫米。
（正在喷刷防滑涂层的航母甲板）
实际上甲板钢厚度越薄，越能显示出一个国家工业制造水平的强大。以歼-15为例，该机最大起飞重量可达33吨，最大降落重量大约在25～28吨之间，而这么大一个家伙，其在航母甲板上仅靠三个点支撑机体（前起落架和后起落架，一共三个点），平均每个点要承担最大11吨的载荷，而航母甲板不能因此而出现扭曲变形。
（二三十吨的飞机就这样靠起落架的3只脚"杵"在航母甲板上，那个冲击力一般钢板根本就扛不住）
想一想在飞机降落时，一个28吨，以每秒3～5米速度下降的飞行物，用三只脚（三个起落架支脚）"杵"在甲板上，而且即使这样，航母的甲板不能变形、不能有凹凸、不能影响后续飞机着舰……这个难度真不是一般人能够想象的。所以，其实在航母的飞行甲板以下，通常有一层钢梁作为承重机构，并遍布了用于加强甲板强度的工字钢。但是甲板本身不许变形这一点绝对已经难倒了全球大约98%的国家。
（山东舰的甲板）
除了高强度以外，航母甲板面积宽大，不可能是一块钢板轧制而成，因此只能通过多块钢板进行焊接作业。而焊接的焊缝越多，甲板的强度显然越低，所以能够使用更宽幅的轧钢机轧制钢板，就可以减少焊缝数量，从而有效增加甲板强度。目前全球通用的航母甲板轧钢机，通常宽幅在5米左右。我国目前在鞍山的鞍钢、上海的宝钢都成功装备了"世界轧机之王"——国产5.5米超宽幅大型轧钢机，这种轧钢机属于国际禁运的战略物资，因此只能独立开发装备。我国在经过多年独立攻关后，成功攻克超宽幅大型轧钢机技术，而现在山东号航母的成功建造，也跟这一技术被突破有重要的关系。
进步中的国产特种钢
航母甲板的铸造和焊接是航母建造中最为关键的一环，根据统计航母建造工程量的大约三分之一都是焊接工作，因此钢材的好坏和焊接水平的高低，直接决定了航母的性能。航母甲板钢的板材力学性能要求极其严格，这种超大型钢板两端的强度偏差不允许超过10MPa，且零下84℃冲击韧性要求在250焦耳以上。因此加工难度极大！这也是航母极难建造，且成本高昂的重要原因。
根据公开的报道，这种高强度、高韧性的甲板钢材，全球只有美、俄、英、法等少数几个国家有能力制造。美国是航母大户，其最新的福特级航母使用的是HSLA115型钢，其屈服强度大约在690MPa左右。而山东舰所使用的甲板钢，在各方面的性能已经基本追平福特号用钢，不仅是屈服强度达到了690MPa，还具有高韧性、耐腐蚀、防弹等特点，即使在零下60度的极低温度下也丝毫不受影响，可抗15级狂风。
另外，中国不仅克服了高强度甲板钢的制造难题，鞍钢还更进一步，研制出了超高强度的贝氏体耐磨钢。这种贝氏体耐磨钢的屈服强度高达2000MPa，超过美俄航母用钢屈服度的1倍以上。由此不难判断，我国山东舰相对同等吨位的西方航母，其舰体强度更大，抗风浪能力更强，在真实的海战中，其抗毁性自然也更加优越。
（鞍钢的5.5米宽轧机之王的支撑辊）
总体来说，中国国产航母的顺利建造和下水，和我国钢铁企业，特别是鞍山钢铁有着密不可分的重要联系。鞍钢作为我国极为重要的国家钢铁企业，曾经研制过多种特殊钢材，并专门用于各种特殊行业、特殊领域，对国家的发展起到了重要的作用。当初辽宁舰在大连进行翻修改装时，由于其建造量仅完工了大约68%，所以同样还需要600多吨专用的对称球扁钢用于完成建造。鞍钢上下花费一年半左右，经过反复摸索调试，才最终研制出符合要求的对称球扁钢，并顺利确保了辽宁舰的建造完工。如今，鞍钢装备的国产5.5米超宽幅巨型轧钢线也是世界仅有的几套超过5米的巨型轧钢线之一。
重工业是现代国家立国的根本
早在1949年建国时，我国就确定了要优先发展重工业，一句著名的"落后就要挨打"，道出了百年来中国因为缺乏强大的工业体系，特别是重工业基础薄弱，而导致的艰辛与磨难。所以，在中国建国之初，我们就专心发展自己的重工业体系，苏联援建的156个工业目标，成为新中国崛起的最初根基。而当时的鞍山钢铁、大连造船厂等等，都可以算作是一五计划的组成部分。如今这些企业同样是中国制造最强大的技术和生产保证。
像鞍钢、宝钢、瓦轴、哈动等等重工企业，虽然不会像航母那样惹人注目，但是航母的发展却一天也离不开这些企业的技术和产品保障。如今山东号已经顺利交付海军服役，我国海军也已经正式进入了双航母时代，但是可以预见的是，山东号航母只是中国航母规划的起点。在不远的将来，随着海军实力的增长以及军工技术的发展，大型核动力航母早晚有一天会出现在中国海军的作战序列之中。