【當地時間5月13日，美國公開了對約3000億美元中國輸美商品加征關稅的清單，在這份清單公布之前，美國貿易代表萊特希澤曾聲稱這份清單將面向所有目前還未被加征關稅的中國產品。

然而在這份清單中，我們發現，“所有”并不包含稀土、關鍵礦物等資源。

路透社曾援引咨詢企業Adamas Intelligence方面的觀點稱：“（稀土等）對美國工業和國防至關重要，短期內沒有其他供應可以替代。若加征關稅，將使美國承受比中國更大的痛苦。”

近日，哈爾濱工業大學教授吳忍畊老師回憶了1978年他帶領團隊攻關超高強度鋼氫脆和應力腐蝕方面的問題，在這次攻關中，他們發現了鎢在國防科技中的重要作用。】

【文/觀察者網專欄作者 吳忍畊】

1978年，某單位研制新型導彈固體燃料發動機殼體屢遭失敗。哈爾濱工業大學派出由力學、焊接、材料和熱處理專家組成的團隊赴產地協助攻關。在聯合攻關的集體中，分工由我承擔解決超高強度鋼氫脆和應力腐蝕方面的問題。之前，我連這個學術名詞還沒有聽到過，不知道是怎么回事。

鋼的氫脆和應力腐蝕課題是當時世界科研熱點。這類多學科交錯的課題，許多外國學者涉獵此方向，都如入泥坑，不能脫身。面對國防建設的需要，我認真沉思，經過調研，發現大量學術論文都從力學和電化學學科切入，很少有材料學方面的研究報告。半年之后決定勇敢迎戰。我和崔忠圻、石宏歡和李仁順三位青年教師按照揚長避短的方向，發揮材料學科方面的優勢，走出了與眾不同的路子，解決了許多實際問題。

應力腐蝕開裂是應力和電化學腐蝕共同作用于金屬而引起的破壞。應力腐蝕開裂是中碳回火馬氏體型超高強度鋼的一個重要特性。由于這種破壞經常發生在應力遠低于屈服極限，環境可以是很弱性的腐蝕介質，并且斷裂之前無塑性變形或其他明顯跡象，是核電站安全極重要的考察方面，因而應力腐蝕破斷的研究具有十分重要的意義。

接受課題后，我們首先對蘇聯和美國相關研究領域作考察。蘇聯和美國在洲際導彈和宇航技術方面并駕齊驅，不相上下。但在低應力斷裂力學等學科，蘇聯卻落后于美國約十年之久，這是怎么回事？

仔細想想，問題并不簡單……

上世紀五十年代初期，美國北極星導彈固體火箭發動機的殼體在試驗發射時，發生了意料不到的驚人爆炸事故。

固體火箭發動機的殼體低應力斷裂，以及飛機起落架超高強度鋼的低應力斷裂等許多故障發生之后，西方學術界迅速發展了斷裂力學，幾乎同時還發展了高強度鋼的應力腐蝕開裂、氫脆延遲斷裂等一系列新學科，浩大的研究工作，從理論和實踐上探索解決低應力斷裂問題。

同一時期內，上述學術領域在蘇聯卻沒有動靜。幾乎十年之后，斷裂力學才在蘇聯科技書藉和期刊中出現，大大落后于美國。

怎樣解釋蘇聯運載火箭技術的先進和相應的斷裂力學的“落后”？搞清楚這個問題，對于發展我國導彈用鋼是十分有意義的，如果我們研究超高強度鋼能夠跨越諸如低應力破斷等一系列技術障礙，就可以節省大量人力、物力和財力，少走彎路，贏得時間，趕上世界先進水平。

隨后，我們對37鋼和28鋼這兩種特種鋼的應力腐蝕開裂特性進行測試試驗對比，以期揭開上述問題的“謎底”。

37鋼是中國自行研制的新鋼種，用于制造發動機殼體的超高強度鋼，其合金化與美國某種導彈用鋼很相似。采用此鋼種制成的薄壁固體燃料發動機殼體在打壓測試過程中，多次發生低應力斷裂，成為攻關難題。測試37鋼應力腐蝕開裂特性的結果證明，此鋼種對水質應力腐蝕開裂十分敏感。

28鋼是用于制造另外兩種發動機殼體用的超高強度鋼，這種鋼是仿蘇聯的鋼種。對28鋼和37鋼進行應力腐蝕開裂特性KIscc（應力腐蝕臨界應力強度因子）的測試結果表明，與37鋼相比，28鋼在幾乎相同強度水平條件下，具有更為優異的抵抗低應力斷裂的性能，其抗水質應力腐蝕開裂特性KIscc遠遠高于37鋼，分別為126.6kg／mm3／2和54.5kg/mm3/2。

37鋼和28鋼兩個鋼種的比對可以看作是美國的和蘇聯的超高強度鋼的比較。比較結果表明，蘇聯鋼種在抗應力腐蝕開裂敏感性方面具有極大的優越性。此鋼用于制造高壓焊接容器，從來沒有發生過低應力爆破。

以上試驗結果從一個側面可以說明，蘇聯完全可能是由于采用了不易發生低應力斷裂的導彈鋼體系，從而越過一系列復雜麻煩的技術鴻溝，順利地發展了他們的火箭運載工具。自然，他們也就沒有必要像美國那樣在學術領域里進行那么浩大規模的斷裂力學研究課題了。

進一步比較美國和蘇聯系列超高強度鋼的化學成分，可以發現，蘇聯的每個鋼種都含有鎢，其含量范圍為1.0～2.9%。而美國發展的超高強度結構鋼，沒有一個是含有鎢的。鎢是否在改善材料抗應力腐蝕開裂和抗氫脆延遲斷裂性能方面有著特殊的功能？為什么美國發展無鎢鋼？

經調查研究我們得知，美國發展無鎢鋼是因為他們缺乏鎢礦來源。鎢礦是中國富產的礦藏資源，在國際上也是獨一無二的。中華人民共和國成立后，由于美國政府奉行敵視中國的政策，再也沒有可能從中國獲得鎢資源。鑒于這個原因，美國把鎢列為戰略資源，限制結構鋼中使用鎢作為合金化元素，有限的鎢資源確保制造切削刀具用的高速鋼。因而，從那個時期以來，美國研發的超高強度結構鋼，沒有一個是含有鎢的。

相反，在同一歷史時期，中蘇友好結盟，蘇聯憑借中國的豐富資源，研發含鎢超高強度結構鋼系列。

斷鎢導致美國超高強度鋼的研制走了無鎢鋼的道路，與蘇聯相比較，無鎢鋼制成的火箭發動機殼體遇到了極大的麻煩，沒有蘇聯幸運。

這說明礦產資源鎢，和制造高科技軍用和民用系列裝備不可或缺的稀土，可以作為武器用來保衛國家的安全。

在以上分析基礎上我們提交研究蘇聯超高強度鋼的立項報告。獲批準后，齊齊哈爾特種鋼廠煉制了試驗用鋼，團隊日以繼夜忙碌，創建試驗設備，摸索試驗方法，探索課題突破口，奮斗5年之后，才顯光明。

《航天工藝》雜志社為我們出版《金屬材科的氫脆及應力腐蝕開裂專輯》。

《航天工藝》出版的《金屬材科的氫脆及應力腐蝕開裂專輯》（作者供圖）

學部委員蔡其鞏作序指出：“金屬材料的氫脆和應力腐蝕是十分復雜的、多學科交叉的斷裂問題，在這類研究論文的汪洋大海中，很易迷失方向而不能自拔。長期來國內外從事氫脆斷裂的研究都著重強調力學因素的作用，著重機理的研究。例如，強調屈服強度以及由它決定的裂紋頂端三軸張力水平，以及塑性變形對KIscc的作用。本專輯的作者們在其一系列論文中，根據合金相組成對氫脆和電化學腐蝕敏感性的重要作用，探討從材料科學角度提高氫脆和應力腐蝕抗力的途徑，這可能是一個能較快見到實效的途徑。”

我們的研究證明：由于鎢這個合金元素能改變鋼在熱處理時的相變行為，確保獲得很高強度而避免形成氫脆敏感的合金相，使鋼不發生低應力斷裂。

我們終于找到了避免發生應力腐蝕開裂和氫脆延遲斷裂最有效的方法：改變鋼的合金相組成，熱處理可以大幅度提高超高強度鋼抵抗低應力斷裂的性能。

那時候還發生了一件事：已經在國防前線部隊服役的導彈中鞍形彈性件氫脆延遲斷裂，致使導彈停用，急待解決。

此時，我們心中有數，用熱處理方法有把握可以解除這個質量問題。這項任務由崔忠圻負責執行。他是我的首位研究生，畢業后留校當了老師。

崔忠圻到制造廠熱處理車間去做試驗，遇到從車間主任到工人的普遍抵制。按照老觀念，氫脆從來都是表面處理工藝的質量問題，怎么能把熱處理車間牽累進去呢！最后，經過一年緊張工作，用熱處理工藝理竟然真解決了久拖未解的氫脆問題，從而順利地恢復了導彈的作戰功能，這時熱處理車間的領導和師傅也都信服了！

稀土也在治金中具有神奇的效果。1961年我給崔忠圻研究生論文題目是：《鋁-鎂-鈰三元合金狀態圖及其性能研究》。作為哈爾濱工業大學與日本東京大學學術交流論文獲得好評。Al-10％Mg鑄造合金中加入0.3%-0.5%Ce，其耐應力腐蝕壽命提高十多倍，這對制造海上艇船機匣頗有意義。

哈爾濱工業大學與東京大學學術交流現場（作者供圖）

1985年我們在銅合金中加入微量稀土鈰，研發仿金合金，效果很好，獲2項專利。用此合金制成維納斯像，在廣州商品交易會展出，贏得廣泛青睞，1986年10月31日《人民日報》海外版有道報。制成精美的金色天壇佛像，作為學校贈送給邵逸夫、霍英東等香港名人，獲得特殊的尊敬。

稀土素來有工業“黃金”之稱，可以大幅度提高其他產品的質量和性能，在國防和軍事科技上大有用途。中國是名副其實的稀土資源大國，稀土資源不但儲量豐富，而且礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理。必要時，稀土和鎢等關鍵礦物或許可以作為武器用來保衛國家的安全。