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产量只够装备一亿军队,中国11种主要武器制造材料储备和进口统计
来源:万乘之尊
2025-01-03
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前言:全面战争是经济和资源的比拼,参战人员可达上千万,战场范围可达整个地球,谁拥有更多的资源,谁就可以获取战争胜负的筹码,以二战为例,美国钢产量一年达到8千万吨,一年铁矿石开采量达1亿零7百万吨,其中98%为本国开采的,铝消耗量一年达到535万吨,铜的消耗量一年为174万吨,这个数量的资源造出了可供一千万军队使用的武器弹药,反观德国45%的铁矿石,70%的铜矿石,99%的铝矾土都依赖国外输入,德国战前的原料储备只能支撑9到12个月,日本所有原料全部依赖国外输入,1945年原料输入从1941年4700万吨下降到1945年600万吨,兵工厂因缺少钢铁和铝无法开工,严重影响到武器装备生产,可见资源的重要性。

一:铁

铁元素蕴藏量占地壳元素的5%,居地球物质中的第四位,生产武器最重要的是钢铁,用量高达90%以上,钢铁产量代表着战争潜力,钢和铁是有区别的,含碳量2.0%至4.5%的为生铁,生铁没有塑性,又硬又脆但耐压耐磨,根据碳的含量不同分为炼钢原料的白口铁,白口铁硬而脆,无法机械加工,灰口铁易切削,易铸、耐磨,球墨铸铁性能接近于钢,加入铬可大幅提高耐磨性,含碳量小于0.03%为熟铁,熟铁很软,易变形,强度及硬度低,用途不广,含碳量0.03%至2.0%才是钢,

钢塑性好,强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工、抗冲击、易提炼,最常用的是冶炼方便、加工容易、价格低廉的碳素钢,含碳量越高硬度就越高,但韧性也会下降,因而分为低碳钢、中碳钢和高碳钢,在碳素钢加入一种或多种合金元素改变结构和性能后就变成高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性的合金钢。如加入13%的铬后就成了不锈钢。铁制兵器自公元前1000年开始应用,中国在西汉时期发明了将块炼铁反复加热折叠锻打的“百炼钢”,魏晋时期又发明了生铁和熟铁加热,先熔化的生铁灌入熟铁的空隙,使熟铁变成钢的灌钢法,到明期又发明了将生铁板加到1300摄氏度,将熟铁均匀地在生铁翻动,从而渗碳生产含渣少而成分均匀的苏钢法。

铜是人类最早使用金属,特点是有很好的延展性、导热性、导电性和耐腐蚀能力,纯铜呈紫红色,比较柔软,青铜是加入了锡和铅,黄铜是加入了锌,白铜是加入了镍和钴,铜分为紫铜、无氧铜、脱氧铜和特种铜,地壳中的铜含量为0.01%,约为7亿吨,智利储量位居世界第一,占全球储量的29.86%(2.09亿吨),美国第二(9100万吨),赞比亚居第三位(8081万吨),铜矿石表面有一层铜绿,分为自然铜、氧化铜和硫化铜,最多的是含铜量只有2%至3%的硫化铜,世界平均品位为1%,智利为1.5%,赞比亚为3%,世界上80%以上的铜矿石是这种,炼铜要先将原矿石从2%至3%提高到20%至30%,再把铜精矿用电炉炼成粗铜或者用阳极板电解获得电解铜,来自旧机器和加工厂弃掉的废铜精炼铜的主要原料。铜的冶炼比较容易,也没有冶炼铁时的氧化和磷、硫等麻烦问题。

青铜武器从公元前3500年就存在了,火器出现后铜被大量用于弹头壳,平均生产100万发子弹要用13至14吨铜,铜含量在60%~90%之间,最初采用延展性好的黄铜,易嵌入膛线,可以使弹头更旋转和密闭火药燃气,又减缓对膛线的磨损,黄铜做弹壳加工相对容易,抽壳顺利,又可以带走大部分热量,但弹头和弹壳都是纯消耗性的,打出去就没了,炮弹也是如此,只是要消耗更多的铜,铜主要用在引信和弹带上,大规模战争时,铜是无法满足战争需求,二战时期美国虽然家底雄厚,到大战后期也支撑不住庞大的铜消耗,“曼哈顿工程”首批需求的6000吨铜作为大型电器设备的导电材料,一下子就超过了当时的铜材供应能力,最后只能从国库拨出14700吨白银来代替铜,战争如果打到1946年,美国也没有铜了。

铜合金分为铝青铜、锰青铜、黄铜、锡锌青铜、白铜及镍铜,铝青铜的铝含量达到16%,强度和韧性相当于中碳钢,很容易锻造冷热轧及热处理,由于铜耐海水腐蚀,铜合金是重要的造船材料,舰船的螺旋桨、尾轴、船舵、海水管道均为各种铜合金制作,舰船的电气设备、发动机、电动机、通信系统,,几乎完全依靠铜来工作,一万吨的舰船要用200-300吨铜,军用车辆的散热器、制动管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈及各种接头都要用铜,飞机、直升机、火箭、导弹和卫星微电子控制系统和仪表设备,电源系统汇流条、地线、保险丝、起落架衬套也要用铜,电子工业用量最大,广泛应用于各种电缆、导线、电机、变压器、汇流排插头插座、开关,电真空器件和印刷电路,消费量占48%以上。

钛发现于1789年,直到1908年才能用硫酸法生产钛粉末,1910年才用钠法制得海绵钛,1948年才能工业化生产海绵钛,即使现在产量也很低,钛非常难提炼.,高温下可与许多物质发生反应,只能在真空中高温冶炼,要先把矿石变成四氯化钛,再放到充满氩气的不锈钢罐中与金属镁反应才得到海绵钛,再把海绵钛熔化成液体才能得到钛锭,冶炼或铸造时都要小心地防止各种元素。钛合金性能优良,拉伸强度为1170兆帕,但机械加工、锻造和焊接困难,难以大规模应用,主要用于航空航天工业,每年钛产量的40%至50%应用于航空航天,钛合金制作的飞机机身和发动机的结构可耐高温。

美国在1950年首次在F-84战斗机上用钛合金制造后机身隔热板,后来的SR-71侦察机钛合金用量达的93%,美国战斗机有22%-27%应用钛合金,F-22战斗机甚至达到41%,F-35战斗机达27%,C-17大型运输机达10.3%,中国歼-8战斗机钛合金用量只有2%,歼20增至25%,运-20运输机也达到了10%,飞机钛合金主要用在大梁、中翼盒、蒙皮、起落架、翼肋、承力隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆支座、锻造钛合金风扇、压气机叶盘和叶:片、压气机机匣、中介机匣、燃烧室外壳、中心体、喷管、轴承壳体、尾喷管等部位,直升机则桨轂,套筒、支座、旋翼轴、桨叶与轴的连接接头等。

1890年时,全世界年产200至300吨钨,一战达3.5万吨,德国自身极度缺乏钨资源,战前储备的钨矿石很快就用光了,被逼急了的德国人只好在锡废渣中找钨,中国是世界上钨矿资源最丰富的国家,钨在地壳中的含量仅为0.001%。全球钨资源储量为330万吨,中国占了190万吨,是世界30多个国家总储量(130万吨)的三倍多,全球占比66%,2016年查明江西浮梁县有286万吨三氧化钨资源量,而俄罗斯只有25万吨,美国只有14万吨,加拿大只有12万吨,玻利维亚5.3万吨,中国钨矿不仅储量居世界第一,而且产量和出口量也居世界第一。

铬也是一种和钨一样质硬而脆、耐磨性好、抗腐蚀性强,熔点又很高的银白色金属,许多枪管和炮管内壁镀上铬可以延长其使用寿命,特别是高膛压坦克炮,各种武器的操纵的转轮、手柄等也要进行镀铬防锈,1%的铬加入钢时钢的韧性就会下降,铬钢分为两类,一类是只含铬,另一类加入镍、锌、钼、钒用于制造动力传动系统的齿轮、传动轴,火炮的驻退机和复进机等重要结构件,

美国HY-80、HY-100高屈服强度结构钢含铬量为0.45至0.75,美军巡洋舰、驱逐舰,航母、核潜艇都大量采用HSLA-80和HSLA-100钢建造,炮钢、高速工具钢、不锈钢均大量加入铬,含铬量13%称为马氏体不锈钢,含铬量达18%的称为奥氏体不锈钢。地壳中铬含量为0.01%,全球铬资源总储量还120亿吨,哈萨克斯坦和南非就占了95%,中国只有1000万吨,每年开采能力仅20万吨,但中国却是世界上最大的铬矿消耗国,因此进口接近100%,2016年进口数量达1058万吨,70%来自南非。

五:铼、镍、锰、钼

锰很像镍,将13%的锰加入钢铁中就得到一种既坚硬又耐磨,富有韧性的锰钢,大量应用于火车铁轨、桥梁钢架及高楼,坦克和装甲车辆的履带、推土机的推土铲、挖掘机的挖斗基本是高锰钢制作,锰钢有优良的焊接性和耐腐蚀能力,是重要的舰船用钢,锰铜合金可以吸收振动能量,制作螺旋桨可降低潜艇噪声五至十分贝,锰和铁常常共生共用,是良好的脱氧剂和脱硫剂,炼一吨钢要加入六公斤锰,普通钢锰含量均在0.5%至0.8%之间,高锰钢则在1%以上,锰在地壳中的含量为0.1%,全球储量为5.7亿吨,其中南非占有1.5亿吨,乌克兰占有1.4亿吨,澳大利亚占有9700万吨、巴西占有5400万吨、印度占有5200万吨、中国占有4400万吨,不过近年贵州省铜仁市松桃苗族自治县发现的超大型锰矿床厚度达到4.8米,预计储量为2.03亿吨。

钢铁生产中也添加钼,钢铁生产中钼消耗量占全球产量的80%,其中43%用于合金钢,23%用于不锈钢,14%用于工具钢和轧辊,钼的熔点仅次于钨和铼,密度为钨的二分之一,热导率是铜的二分之一,电导率是铜的三分之一,可提高钢的强度、韧性、抗腐蚀性、耐磨性、淬透性、焊接性和耐热性,不锈钢通常含4%至5%的钼,工具钢通常含0.6%至2.95%的钼,高速钢刚含3.75%至9.5%,

炮管钢,合金钢装甲,反坦克导弹药型罩、枪械、弹药、坦克、车辆、舰船、液体燃料火箭发动机燃烧室、喉部,宇宙飞船头锥、蒙皮、喷管、火焰挡板、翼面及导向叶片,飞机机翼前缘、方向舵、防热屏、蜂窝结构及发动机的涡轮盘等都要用到钼,钼地壳中含量为.00011%,全球储量约为1940万吨,中国拥有430万吨,占全球储量40%,河南占国内储量的30.1%,陕西、吉林占26.6%,美国拥有270万吨、智利拥有180万吨,三国就占全球总储量的80%。

六:结语

由上可见,中国的战争资源不容乐观,现在铁、铜、铝等武器装备生产必须的金属原料均要依靠进口,很多还掌握在美国的盟国和美国海军控制的航道中,如果没有一支可以和美国海军决一生死的海军,一但发生全面战争,很可能像二战德国一样的结局,现在看来,中国拼尽全力发展海军真是一个无比正确的决定,不过从另一个方面看,今天中国一年的钢产量是二战美国的100倍,一年的铝产量是二战美国的10倍,一年的铜产量是二战美国的5倍,这个数量足够造出了供一亿军队使用的武器弹药了。

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