稀有而且重要的“战略金属”铬,以及我国获取铬矿的一点历史旧事

稀有而且重要的“战略金属”铬,以及我国获取铬矿的一点历史旧事

​​​铬是一种金属元素,在元素周期表中排名第24。它是1797年法国化学家沃克兰从当时被称为红色西伯利亚矿石的一种红铅矿石中发现的。但也有科学家认为,在古代就有人使用铬了,从很多考古遗址中发现的古代刀剑里面发现了镀铬的痕迹——只是古代人不把它们称为铬罢了。

元素周期表中的铬元素。

金属铬的标本样本

铬是一种银白色有光泽的金属,纯铬有延展性,含杂质的铬硬而脆。铬的密度7.20g/cm3,熔点1857.0 ℃,沸点2672.0 ℃。铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在炽热的状态下,氧化也很慢,不溶于水等。

因为铬有这些特性,所以它在工业特别是军事工业中应用非常广泛,《世界军事》杂志曾经刊登过一篇《武器的身板——铬》等。所以这个铬,不仅仅可以说是应用广泛的工业金属,说它是“战略金属”也可以。

关于铬矿的开采和冶炼,我不是专业人士,同时由于篇幅的原因,就不在这里赘述了。

说铬是著名的战略金属,因为它在军用武器中有很多妙用,有了它,很多武器的性能就会有大大的提高。

高膛压的火炮普遍要内膛镀铬

枪械中使用铬能大大提高它们的性能。

首先就是枪炮内膛“镀铬”的问题,在很多文章中都要讲到“内膛镀铬”。它的作用就是抗磨损、耐烧蚀,从而延长枪管和炮管的使用寿命。枪炮在射击时,膛内发射药燃烧会产生大量高温高压气体,对枪管和炮管的内膛壁有强烈的冲刷和烧蚀作用,再加上弹丸高速运动和内膛也会产生强大的摩擦,严重影响到枪管和炮管的寿命。如果要提高枪管和炮管的性能,就要对它们的内膛进行一些特别的保护。铬的硬度高、耐磨性好而且熔点很高,所以在枪管、炮管内膛壁上镀铬,就能起到很好的保护作用,提高使用寿命。对初速高、膛压高的火炮——比如加农炮、坦克炮等,意义就非常重大了。

科普读物中的不锈钢

表面镀铬或用不锈钢制造的日用品。

铬最重要的用途可不是枪炮内膛镀铬,而是制造各种合金钢了。其中,我们最常见的,就是著名的“不锈钢”了。钢铁用品在发明之日起,就面临一个大“难题”,那就是氧化锈蚀问题。在钢铁产品的表面镀一层铬,就能有效防范锈蚀。但更好的办法那就是,制造铁、铬和镍的合金了,就是著名的“不锈钢”了。这不锈钢,大家见得多了,日常常见不锈钢餐具、厨具、门窗等。在军事上,不锈钢也有很多应用,比如,前文提到多次的米格-25战斗机为了达到三倍音速,它的机体外壳就是用不锈钢制造的。

米格-25战斗机的机体用不锈钢制造。

含有铬的合金只有不锈钢么?如果这样想,就有些太年轻、太简单了。大多数高性能合金钢里面都有铬的成分,而且还根据含有的金属的成分分为只有铬的“二元合金钢”和除了铬以外还有含有镍、锌、钼、钒等的“多元合金钢”。

火炮身管使用的“炮钢”就是一种多元合金钢,炮钢的生产难度超乎人的想象,火炮的身管不仅要承受巨大的膛压,还要有较高的疲劳寿命,所以对它的有非常高的要求。在冶炼生产炮钢的过程中,铬就起到了很重要的作用。以前有人文社科类知识分子说我国某邻国怎么怎么厉害,说他们的水管、燃气管都设计的和火炮身管口径一样,战时迅速用来生产火炮等,还说得“有模有样”的——当看的书,知道的事情多了,知道军用武器使用的钢铁的“要求”以后,我们只能对这样Naive的言论“嗤之以鼻”了。

工具钢主要用于军事工业——比如用来切削其他钢材的高速工具钢,它就是含有铬、钨、钼、钒等的“多元合金钢”。

在引人注目——特别是“军迷注目”的海军舰艇建造中,含有铬的合金钢也有非常重大的作用,无论是在航母、潜艇上面还是在驱逐舰、护卫舰方面。

因为含有铬的合金钢一个就是屈服强度大,第二个那就是韧性好。人们研究发现,当铬在合金钢中含量达到1%时,钢的韧性将达到最大值,超过1%后,合金钢的韧性就会下降。所以在军用舰艇建造中,经常会用到含铬1%-1.5%的合金钢材料。

军舰建造中,经常要用到含有铬的合金钢,即使是航母、核潜艇。

在《舰船知识》、《兵器知识》等杂志介绍舰船建造工业的时候,经常会提到美国HY-80、HY-100合金钢等,它们就是含有“铬”的多元合金钢。在建造航母、驱逐舰还有核潜艇的时候经常用到它们了。

但铬元素在地壳中的含量仅为0.01%,并不是很丰富。自然界中不存在游离状态的铬,它们主要存在于铬铁矿中。我国很多金属矿产储量丰富,但也有很多金属矿产相当短缺——其中就有铬。我国的铬铁矿规模小,分布区域不均匀,最重要的是开采困难。

在上世纪50-70年代的时候,我国曾经仿造过很多苏联式样的枪械火炮等,但是性能和寿命都不如苏联的原版——一个重要原因就是内膛镀铬的问题。特别是中苏关系恶化以后,苏联不再向我国提供铬镍等资源,我国由苏联仿造而来的武器性能就下降得厉害。

我国需要寻找苏联以外的铬矿来源。而且这个来源国大家现在已经很少有人知道或者关注了,竟然是——阿尔巴尼亚。

阿尔巴尼亚是世界上铬矿资源比较丰富的国家,其3730万吨的储量仅次于南非、哈萨克斯坦、津巴布韦、芬兰、印度和土耳其,在世界处于第七位,在欧洲居第二位。其中铬含量在18-38%之间的储量为2920万吨,含量在38-42%之间的储量有200万吨,含量在42%以上的有610万吨(2003年资料)。

阿尔巴尼亚竟然拥有丰富的铬矿、镍矿等矿产资源

在二战时期,阿尔巴尼亚在德国和意大利的占领之下,意大利就曾经在阿尔巴尼亚开采过铬矿和镍矿。但是,当时阿尔巴尼亚基础设施落后再加上盟军对海上交通线的封锁,阿尔巴尼亚的战略资源铬与镍基本没开采多少,也没起到多么大的作用。

在上世纪六十至七十年代的时候,我国就曾经大量从阿尔巴尼亚获得铬镍等矿产资源。​​​​

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