美国钢材质量造假32年，一半核潜艇不合格！怪检测标准定太高？

美国造价51亿的“康涅狄格号”核攻击潜艇（SSN-22）因为“撞击海底山脉”造成声呐舱和压载水舱破损，面临报废。紧接着又有钢铁厂被起诉：他们提供给海军造船厂的钢材有一半存在检验数据造假，检验员伊莱恩·玛丽·托马斯承认犯欺诈罪，因为她在从1985~2017年间至少伪造了240种潜艇钢材的检测报告，将钢材强度与韧性测试结果篡改为“合格”。

美军核潜艇一半钢材不合格

有意思的是，托马斯是冶金专家，她认为海军要求在“华氏零下100度”（-73.3℃）测试钢材韧性很“愚蠢”，因为这在自然界几乎不存在。

稍懂一点地理知识的朋友应该知道，咱们地球最冷的区域就是南极和北极，南极有的地方最低能达到-100℃，但那里是南极内陆高海拔地区，潜艇自然是到不了。北冰洋冬季最低气温能到-50℃以下，北极点冰面最低也不到-70℃，冰下的海水一般不会低于-1.5℃。潜艇在冰下潜航，这样看起来，美国海军的检验标准似乎过于苛刻了。

潜艇在北冰洋冰下航行

为什么潜艇钢材检测要在-100°F下进行呢？这是因为钢铁在低温时会发生一种被称为“冷脆”的物理现象，当达到某一个温度时，它的韧性会急剧下降，一碰就碎。

美国核潜艇大多采用HY-45合金钢，“海狼”级快速攻击核潜艇用了HY-100钢，这些都是高硬度、高屈服强度的低合金钢材，据说“海狼”能下潜到610米水深猎杀苏联战略核潜艇。

就像一枚硬币的两面，钢铁的硬度和屈服强度越高，就意味着它韧性越低，更脆，有些种类的钢在达到一定低温时会变得更硬，也更容易破碎。潜艇的排水量往往有数千吨，它由许多块钢板弯曲焊接而成，这种钢板原本焊接性能就较差，焊缝在低温下更容易发生断裂。

俄罗斯潜艇浮出冰面

跟苏联斗，北冰洋是躲不开的战场，所以钢材在低温时的冷脆性指标必须合格，否则一旦撞上冰山，轻则漏水重则散架，酿成艇毁人亡的惨剧。

材料韧性测试

测量钢材韧性的一个常见方法是冲击测试：将钢材按规定尺寸制作成测试样本，固定在砧座上，再通过钟摆下端的重锤击打样本。如果样本不吸收锤子的能量，那么钟摆终止位置角度与它开始位置角度相同，表示样本韧性为0；不同的终止角度可以换算成不同程度的韧性，表示样本从重锤吸收了相应的能量。

钢材在低温下变脆

钢铁为什么一冷就变脆？这是许多搞冶金的人头疼了一辈子的问题，因为导致钢冷脆的原因实在是太多了。钢的化学成分、金相组织、晶粒大小、冶炼方法、热处理过程等等都可能造成它在某一温度下变得跟玻璃一样，而你几乎不可能面面俱到，用“完美”的钢板打造完美的产品。

钢是在铁中加了一定比例碳之后的合金，高碳钢更硬，也更脆。当温度下降到-50℃时，某些碳钢会变得不堪一击。在钢中加入一定比例的镍、锰等元素，能调节钢在低温时的性能，但同时也可能意味着常温时它变成你不想要的东西。

钢铁是妥协的艺术品

从微观角度看，钢材制造过程中所有的要素都会影响钢铁内部原子的排列，而原子排列的方式才是它在常温和低温下表现的真正原因。

固态金属是晶体，钢铁晶体原子排列为体心立方时，它比较容易发生低温脆性，晶体原子之间以面心立方排列的钢我们称之为奥氏体，它基本不会因为温度降低而变脆。但是面心立方的金属更加柔软，不适合拿来造潜艇。

马氏体晶体结构更易受温度影响

奥氏体钢急速淬火会形成马氏体，原子重新排列为体心立方结构，由于原子间形不成规则的滑移面，马氏体变得硬而且脆。并且随着温度的降低，原子热运动减少，晶体错位移动能力进一步下降，于是材料会变得更硬。我们前边说了，材料的硬度与韧性相反，所以马氏体钢在一定低温下会变脆。

对于需要深度下潜的潜艇而言，水下的压强非常大，每平方米艇壳要受到几百吨压力，钢的强度不够就很容易被压瘪，所以打造潜艇需要选择高强度钢材。而高强度钢材在低温下容易变脆，因此在制造过程中，极端低温状态下钢的韧性就成为一项极其重要的考核指标。

冰山对潜艇构成威胁

美国核潜艇一向自诩“高标准”，这也是它数十年来在全球各大洋耀武扬威的资本与底气：我能跑得更快、潜得更深、打得更远，因为我有比你更精的设备、更好的钢材，我能去到你不能到达的地方，跟我作对，你只有挨揍的份儿。

弗吉尼亚级潜艇新墨西哥号建造中

然而现在突然发现，原来自己潜艇的指标远远达不到此前宣传的“高标准”，几十年来在各大洋横行的不是“海狼”，只是几条一戳就破的“海狗”。面子上实在是挂不住！