簡介
潛艇用鋼(steelforsubmarine)是用於建造潛艇耐壓殼體的低合金高強度鋼。大多數的潛艇通常都具有雙殼結構，即外殼和內殼。外殼主要用於改善潛艇的流線型，減小潛艇航行時的阻力，但不承受任何壓力；內殼主要用於承受潛艇在一定深度海水中航行時由水深引起的靜壓力，因此內殼又稱為耐壓殼。二者相比，對潛艇耐壓殼體的要求更高。潛艇用鋼不但要求具有高強度(承受深水的靜壓力)，而且要求具有高韌性(保證遭受炸彈攻擊時的良好抗爆性能)，因此國外也把這類鋼稱為“強韌鋼”。簡史
潛艇用鋼的發展與潛艇的發展有密切的關係。潛艇的概念最早出現在美國獨立戰爭時期。1624年，荷蘭首先設計並建造了世界上第一艘可供實戰使用的潛艇——荷蘭號(ss一1)。在第一次世界大戰期間，潛艇已開始顯示出它的戰鬥力。在第二次世界大戰期間，潛艇充分顯示出強大的作戰威力，在戰爭中發揮了重大作用。核動力和飛彈核武器在潛艇上的套用，使潛艇的作用進一步提高，已成為一種戰略威懾力量。隨著潛艇的迅速發展，潛艇用鋼也得到了迅速發展。1940年以前，世界上所有的潛艇都是用低碳鋼建造的，鋼的屈服強度僅為220MPa，潛艇的下潛深度也比較淺。1940～1958年，美國採用屈服強度為340MPa的碳錳系低合金高強度鋼HSS(HighStrengthSteel)建造潛艇，使潛艇的下潛深度增加，可達100～200m，提高了潛艇的隱蔽性。1958年美國開始使用屈服強度為550MPa的鎳鉻鉬系淬火回火的低合金高強度鋼HY-80建造潛艇(HY-80是高屈服強度的最小值為80ksi的縮寫)。在此鋼的基礎上，採用熱處理方法又發展了HY-100鋼，使鋼的屈服強度達到690MPa，進一步增加了潛艇的下潛深度，提高了潛艇的技術戰術性能。1963年美國又開始研究屈服強度為890MPa的HY-130鋼，預計該鋼目前已用於潛艇建造。與美國相比，日本潛艇用鋼發展較晚，但研製的速度是相當快的。1960年以前，日本建造潛艇主要使用屈服強度為290MPa的NS63鋼；1959～1966年日本主要使用屈服強度為450MPa的NS46鋼建造潛艇；1967～1977年日本主要使用屈服強度為620MPa的NS63鋼建造潛艇；1975年至20世紀末主要使用屈服強度為780MPa的NSS0鋼建造潛艇；90年代後，日本在潛艇部分結構上開始使用屈服強度更高的NS110鋼建造潛艇，使用範圍正在不斷擴大。前蘇聯國家潛艇用鋼發展也很快，主要使用AK系列鋼建造潛艇，如AK-25、AK-27、AK-33、AK-43、AK-44等。技術要求
由於潛艇是在大深度的海水中航行並進行戰鬥，服役條件相當苛刻，所以對潛艇用鋼要求非常嚴格，可以說潛艇用鋼是低合金高強度鋼中性能要求是最嚴格的一類鋼，主要要求有高屈服強度、高韌性和高抗爆性、良好的焊接性、良好的耐海水腐蝕性能和抗低周疲勞性能等。(1)高屈服強度。為提高潛艇的隱蔽性、安全性和技術戰術性能，必須儘可能增加潛艇的下潛深度。一般地說，在海水中深度每增加10m，水的壓力就增加一個大氣壓(10Pa)。所以潛艇下潛深度越大，深水對潛艇耐壓殼體的壓力也越大。增加耐壓殼體鋼板的厚度，雖然可承受更大的壓力，但這將導致潛艇的重量增加，備用浮力損失，承載能力降低，所以，提高鋼的屈服強度是惟一可行的方案。潛艇耐壓殼體用鋼的屈服強度與潛艇下潛深度有密切的關係。鋼的屈服強度越高，耐壓殼體重量就越輕，潛艇的承載能力就越大，可下潛的深度就越深，潛艇的隱蔽性就越好，顯著提高潛艇的技術潛q’lan戰術性能。
(2)高韌性和高抗爆性能。潛艇的工作環境是地球上所有的海洋。海洋的溫度是變化的，在兩極溫度較低，在赤道區較高，溫度的波動為-34～49℃，在這個溫度範圍內，潛艇用鋼必須具有良好的韌性；潛艇用鋼的韌性要求，比一般的結構鋼要嚴格得多，特別是在潛艇遭受水下爆炸載荷攻擊並產生相當大的塑性變形時，也不允許產生脆性破壞，因此還要求有良好的抗爆性能；為保證潛艇的安全可靠性，潛艇用鋼的韌脆轉變溫度還要有55℃以上的韌性儲備。以美國潛艇用鋼為例，在一84℃的低溫下，潛艇用鋼的衝擊韌性應高於8lJ。
(3)良好的焊接性。整個潛艇是一個大型的焊接結構，焊接是潛艇建造必不可少的工藝。從潛艇整體結構的安全性考慮，要求焊縫、熱影響區與母材要等強等韌，這是一個相當嚴格的要求。因為焊接過程，是金屬重新熔化、重新凝固的過程，它與通過精煉、軋制、熱處理等的母材是完全不同的，焊縫獲得的是較粗大的鑄造組織，而母材是具有良好綜合性能的調質組織，二者有較大差異。隨著鋼強度的提高，碳當量也隨之提高，鋼的焊接性將變壞。但是要求潛艇用鋼必須具有好的焊接性才能滿足潛艇建造和使用的技術要求。潛艇用鋼的焊接性的優劣通常都用碳當量(Ceq)和裂紋敏感係數(PcM)來表示。碳當量Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14；裂紋敏感係數PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。要求潛艇用鋼儘量降低碳當量和焊接裂紋敏感係數。
(4)良好的耐海水腐蝕性能。潛艇的工作環境是海洋。海水是一種複雜的多種鹽類的平衡溶液，其中含有生物、懸浮泥沙、溶解的氣體和腐蝕性有機物，因此海水不是簡單的鹽溶液。海水的平均鹽度為乾分之三十五，其中百分之九十是氯化物，百分之十是硫酸鹽，百分之零點二是碳酸鹽。要求材料在海水中均勻腐蝕小；在應力集中處，不產生局部腐蝕；在高強度潛艇用鋼中不產生應力腐蝕。
(5)抗低周疲勞性能。水下航行的潛艇，除受工作深度所決定的均勻靜態外壓力外，為適應多變的作戰需要，它還要不斷地改變航行的深度，經常下潛或上浮，潛艇耐壓殼體用鋼要承受反覆的壓力，這種不同深度下航行的潛艇所引起的壓力循環，可縮短潛艇耐壓殼體用鋼的使用壽命。在腐蝕環境下，當應力比較高時，反覆應力達到材料屈服點的80％時，要求材料必須具有5000次循環以上的壽命。按潛艇的服役時間為15年計算，要求潛艇用鋼的抗低周疲勞周期累計不能少於10000～30000次。
