官媒：中國航母電磁彈射系統用特種鋼材項目已經開工

近日，四川電視台的報道中，出現了中國航母電磁彈射器用材料項目開工的消息。根據電視台的截圖，這個材料是Mn18Cr18N，屬於無磁性奧氏體鋼。

Mn18Cr18N是一種鋼材的牌號，最大的兩個特點是無磁性，不生鏽。對於航母電磁彈射系統來說，這兩個性能的重要性是顯而易見的——特別是無磁性，它能保證即使是彈射過程形成的電磁場再強烈，相關的鋼製結構也不會被磁場拉扯，引髮結構變形、撕裂等問題。

圖：電磁彈射系統上用的Mn18Cr18N鋼，外觀看起來和普通不鏽鋼差異不大

事實上Mn18Cr18N在涉及到電磁方面，是極為有名的一個鋼種；現在300MW以上的大型發電機，其護環的唯一鋼種，就是Mn18Cr18N——P900和P2000都是這個鋼種的衍生。而航母電磁彈射系統，從原理和結構本質上講，就是一台超高功率的直線電機；其導軌就是傳統電動機中的定子，而牽引飛機的滑塊，就是傳統電動機中的動子。因此中國航母電磁系統會大量使用這種鋼材，本身就不是秘密，而是決無二途的必然技術選擇。

而另一個防腐蝕的特性也極為重要，因為鋼材在受力的情況下，腐蝕情況會變得特別嚴重、發展特別快；在關鍵的承力結構件上，如果抗應力腐蝕能力很差，它會非常快就形成應力腐蝕裂紋，導致結構件開裂報廢。事實上Mn18Cr18N鋼的興起，就是因為它的前輩鋼種比如50Mn18Cr4 和 50Mn18Cr4WN的抗應力腐蝕能力太差。

圖：美國航母電磁彈射系統

圖：電磁彈射系統測試

在Mn18Cr18N鋼中，主要元素由錳Mn、鉻Cr、碳C、氮N等組成。其中錳的作用是提高鋼材的強度，並削弱鍛造開裂的傾向；鉻的作用是提升鋼材強度、抗腐蝕能力、改善氮在鋼材中的溶解分布；氮可以大大的提高鋼材的強度和耐腐蝕性。而Mn18Cr18N鋼材本身的無磁性，則由猛、氮、碳共同使鋼材形成穩定奧氏體而獲得。

Mn18Cr18N鋼的冶煉技術，首先由國外在70年代後期開發成功。在國內，這個鋼種是七五計劃中的重點項目，最早是80年代後期引進，並在1991年首先由一重集團製造了兩件300MW發電機的護環，代表中國正式具備該剛鋼種在關鍵設備上的實用能力。

圖：電磁炮一樣不能少了這種鋼材

而此次投入使用的航母電磁彈射器鋼材，雖然牌號仍然屬於同一個系列；但是在冶煉水平、鋼材本身性能指標、鍛造等部件加工工藝上，又遠遠不是當年可比。比如總的來講，Mn18Cr18N鋼屬於高氮奧氏體不鏽鋼，其中氮元素的高低，對於總體性能影響非常大；高氮使得鋼材的強度等性能顯著提高，但是更難以鍛造、而且鍛造極易開裂；而國內現在就能造出的成品鋼，可以比當年含氮量要高的多。

高性能的Mn18Cr18N鋼在冶煉和鍛造上要求極高，國內對於電磁彈射器的研究，在促使Mn18Cr18N鋼進步的同時，也意味著中國在未來更大功率發電機組上核心部件的製造能力將更進一步，是軍民技術融合相互推動的極好例子。