本
文
摘
要
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。
欧洲1740年发明的坩埚炼钢法才是大量生产钢铁的基础，在1740年，英国生铁产量为1.7万吨，1800年达25万吨，不过坩埚炼钢法很快被底吹酸性转炉煤钢法取代，但底吹酸性转炉煤钢法不能去除钢铁中的硫和磷，托马斯底吹碱性转炉炼钢法解决了这个问题，可托马斯底吹碱性转炉炼钢法要求严格，容易产生废钢，法国人马丁又发明平炉把废钢、生铁炼出钢液，平炉炼钢法非常适合工业化生产，19世纪后期开始，枪械、火炮、弹药、装甲、舰船都以钢铁制造。
随着淬火、回火、退火的热处理工艺和铸造、焊接、自由锻造水压机等技术陆续出现，大大提高了钢铁性能，到一战时期，各交战国所有兵器装备都是用钢铁制造，成千上万门火炮，以亿来计的枪弹消耗，钢铁用量以几何数增加，使一战成为人类第一场“钢铁战争”，德国钢铁产量相当于英、法、俄三国总和，所以德国一直处于优势，但钢铁产量是德国三倍的美国参战后，德国的失败就不可避免了，二战中，钢铁的消耗远超一战，镍、铬、锰、钨、铝、钒越来越多地添加到钢铁中成为合金钢，在中低碳钢中加入2%至6%的镍、1%至2.5%的铬就可制成屈服强度达720至900兆帕的均质钢装甲，
德国由于严重缺乏镍和铬，大量采用渗碳表面硬化钢装甲，这种装甲重量太大，使德国坦克重量居高不下，还脆，被击中后会大面积崩裂，美国在钢铁产量比所有参战国的总和还多，压倒性的钢铁产量让美军得以战胜德日，中国在冷战至今的军备生产均以钢为主。铁矿石是生产钢铁的主要原材料，天然矿石经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等方选出铁，中国自己的铁矿资源产量少、品位低，矿区较为分散。
中国共有101个矿区储量大于1亿吨，占全国储量的68.1%，470个储量1000万-1亿吨的矿区，占全国储量的27.3%，1327个小于1000万吨的矿区，占全国储量的4.6%，其中十大矿区合计储量占了总储量的64.8%，东北、华北占全国储量的72.7%，西部地区占全国储量的28.3%，辽宁以24.08%的储量排名第一，辽宁、河北、四川三省占了全国的总储量的48%，须经选矿才能使用的贫矿占储量的80%，能直接入炉的富铁矿石只2.7%，平均品位不足30%(55%左右为富铁矿石)，可供开发的为总储量的53%，中国铁矿资源共生矿石多，矿体复杂，需要进行大量的选矿处理，采矿成本每吨要40美元，而巴西和澳大利亚只要8-20美元，所以中国铁矿石主要从澳大利亚和巴西进口为主，2020年进口量达11.7亿吨，是世界上铁矿石进口量最多的国家，而全球的铁矿石出口量才15-16亿吨。
二：铜
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。
中国铜矿资源有7700万吨，居世界第四位，基础储量3042万吨，资源量3177万吨，可用部分不超过1800万吨，中国是世界最大精炼铜生产国和铜消费国，1990年中国一年才消费73万吨精铜，2005年消费已达到475万吨，2015年消耗了915万吨，而且以每年平均5.7%的速度稳定增长，中国的铜矿开采主要是44.6%的地下采矿和55.4%的露天采矿，由于中国铜储量较少，2005年矿产铜产量是192万吨，其中精矿只有65万吨，缺口的127万吨精铜需要依赖进口，2005年铜精矿进口量达到406万吨，，成为仅次于日本第二大铜精矿进口国，从2003年到2020年，中国铜精矿进口就从266.7万吨增至2177万吨。现在中国的子弹已主要使用覆铜钢制作，覆铜钢成本只有黄铜的1/6~1/5，供应量是黄铜的5-7倍，但铜用量仍然很大，枪弹和炮弹的底火台仍然使用黄铜。
三：铝、锂、钛
铝是一种密度仅有铁1/3的新型金属，，铝的导电性仅次于银和铜，导电率是纯铜的62%，铝合金有优良的抗蚀性和极好的可塑性，铝合金分为工业纯铝、形变铝合金和铸造铝合金，强度不高的纯铝主要用于代替铜制造高压输电线、电缆，形变铝合金合金元素含量一般不超过5%，具有优良抗蚀性，合金元素含量达8~14%的是硬铝，主要应用于航空工业，飞机骨架结构、桁条、隔框用硬铝制造，蒙皮则用形变铝合金制造，F-15战斗机使用量为35.5%，波音767飞机达81%，各种航天器也都是用铝合金制造，导弹上的铝合金用量约占导弹重量的1/2。
坦克装甲车许多钢铁构件3被铝合金件代替，汽车用铝量已占总重的30%，海军舰艇也用铝合金作为舰艇上层结构，铝还是一种能源，燃烧热值为30.98千焦/克可作为导弹的固体推进剂。铝刚发明时比黄金还贵，一战前铝的产量微不足道，世界第一架飞机的发动机活塞和机匣是用铸造铝合金制成的，1906年，德国发明了杜拉铝，开始用于制造全金属结构的飞机，到1918年铝产量猛增到18万吨，到1939年，铝产量是70万吨，1943年则猛增到193.3万吨，二战后产量超过了其它有色金属，今天已成为产量仅次于钢铁的金属，铝也是地球储量最丰富的金属，占地壳总重7.45%，储量达350亿吨，
铝矿主要是粘土，几内亚储量世界第一(74亿吨)，澳大利亚第二(65亿吨)，巴西第三(26亿吨)，这三国就占了全球总储量的60%，中国铝土矿资源，主要分布在河南、山西、贵州、山东、广西，仅占全球总储量的2.3%，最多只能开采20年，2020年中国铝材产量是5779万吨，氧化铝进口量为380.59万吨，每个月的铝土矿进口量达1197万吨，其中从几内亚进口了694万吨，从澳大利亚进口了309万吨，从印尼进口了174万吨，黑山、土耳其和马来西亚只有2-10万吨，但澳大利亚对华不友好，几内亚政局不稳，印尼多次禁止铝土矿出口，都存在断供风险。
铝锂合金是现代飞机的主要材料之一，铝中每添加1%的锂，密度就降低3%，弹性就提高6%，铝锂合金比一般铝合金少10%的密度，比碳纤维复合材料防腐能力更强、质量更轻，成本仅为碳纤维复合材料的10%，铝锂合金抗疲劳性能是铝合金的两倍，断裂韧性是铝合金的1.35倍，锂密度仅有水的一半，是最轻的金属，铝锂合金用来制造机身结构可使飞机重量比铝合金减轻14%至30%，锂还可以水的反应放出氢气并变成氢氧化锂。
用锂作为负极活性物质的锂电池比铅酸电池重量和容量小三至四倍，大电流放电时间是铅酸电池数倍，寿命是铅酸电池三至五倍，充电时间只有铅酸电池十几分之一，可大量用于各种军用电子设备电池，锂还是核武器和可控核聚变反应的的重要材料。锂在地壳中的含量只有0.0065%，全球储量为1400万吨，其中智利占有750万吨，中国占有320万吨，阿根廷占有200万吨、澳大利亚占有150万吨，虽然海水中有2600亿吨，但提炼非常困难，目前主要开采盐湖卤水中的锂，中国的锂资源80%集中青海和 *** 的盐湖中，其中藏北仲巴县扎布耶盐湖含量就达153万吨。
铝是钛合金的主要合金元素，钛占地壳质量的0.61%，储量约为7.67亿吨，其中中国钛铁矿储量占38.85%，排名全球第一，纯钛呈银白色，比钢轻44%，强度比铝大二倍，是金属材料中强度最高的，熔点高达1660C，延伸率可达50%至60%，表面与氧化合成的氧化膜可抗王水的腐蚀，在强磁场中也不会被磁化，钛虽然不稀有，但冶炼工艺要求非常高，纯钛强度低，但液态钛能溶解所有的金属，因此可与多种金属形成合金，
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。
钛合金也用于制造核潜艇的耐压壳体，螺旋桨和桨轴，通海管路和阀门、各类管接头热交换器、冷却器、冷凝器发动机零部件、开降装置等重要部位，苏联第三代攻击型核潜艇用钛合金制造耐压壳体，下潜深度达900米，比高强度钢增加80%，就是造价太过昂费，英国的M777型155毫米牵引榴弹炮钛合金用量占总重达25.63%，中国的82毫米全钛迫击炮仅重18千克，02式14.5毫米全钛机枪仅73千克，LR-2A型12.7毫米狙击步枪大量采用了钛合金，全重仅12.2干克，比M82A1型12.7毫米狙击步枪还轻0.7千克，中国钛矿储量约9.65亿吨，分布在四川，河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等108个矿区，其中四川省占95.1%钛铁矿，湖北省占71.2%的金红石矿，2019年的产量是230万吨，2020年的海绵钛的产量是9.7万吨。
四：钨和铬
钨是世界上最难熔的金属，熔点高达3410，也是世界上最硬的金属，硬度为莫氏硬度7.5，钨的密度是钢的2.3倍，不溶于酸碱溶液，不跟空气和水反应，以钨为基体添加其他金属元素就成为钨合金，钨合金每立方厘米密度为16.5至18.75克，抗拉强度为700至1000兆帕，吸收射线能力比铅高30%至40%，导热系数是钢的五倍，热膨胀系数是钢的二分之一，钨的冶炼主要精矿分解为钨粉与微米级的碳粉混合再压制成坯条加热到1500C烧结成非常结实的碳化钨合金。
碳化钨合金制成的刀具比工具钢制成的刀具切削速度提高了50%，切削速度达2000米/分钟以上，比碳索钢刀具高100多倍，用碳化钨制成的模具可以冲300多万次，合金钢模具只能冲5万多次，因此钨对于国家工业有着举足轻重的影响，枪管含钨也能把使用寿命从6000发提高到1.5万发，二战时期使用碳化钨弹芯的穿甲弹可穿透156毫米均质钢装甲，二战后的长杆式尾翼稳定钨合金脱壳穿甲弹穿透能力可达600毫米，榴弹或高炮炮弹也用钨球或钨珠制造预制破片，钨合金常被用于飞机发动机的燃烧室、尾喷管、涡轮导流叶片、涡轮转子叶片，卫星蒙皮，火箭发动机燃烧室.喷管，陀螺仪，飞机配重，甚至电磁炮发射轨道。
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
铼的性质上与钨有些相似，熔点仅次于钨，沸点是是所有金属中最高的，生产原料主要来自钼钼精矿，一般辉钼精矿含0.001%-0.031%的铼，铼主要作为元素添加到钨、钼、铂、镍、钍、铁、铜合金中，其中铼钨、铼钼、铼镍广泛应用于航空航天的高温合金，使用量达80%，铼在地壳中的含量仅十亿分之一，是一种极稀少的金属，通常伴生在其他金属矿物之中，几乎没有独立开采的铼矿，全球储量仅为2500吨，智利占了1300吨，美国有390吨，俄罗斯有310吨，哈萨克斯坦有190吨，亚美尼亚有95吨，秘鲁有45吨，加拿大有32吨，全球每年总产量也不过40至50吨，中国一直从钼精矿焙烧烟尘中提取铼，在2003年储量约237吨，2010年由于在12.845万吨的洛南县陈润乡上河铝矿中发现176.11吨，使得中国一跃成为世界第二位。
镍也是一种添加元素，钢中加入镍强度会增加，还有优良的塑性，低温冲击韧性也有改善，含镍3%的钢有异常的抗炸毁能力，厚度为1毫米的镍钢装甲可相当于1.55毫米的锻铁装甲，自问世就被用来制作装甲，现代坦克装甲车辆车体一直用镍铬钢，火炮身管、炮尾、炮闩，车辆的曲轴、扭力轴、平衡轴、齿轮，扭力轴，高应力曲轴都是用镍铬钢制造，镍为基体加30%铜的合金强度可与钢相比，可用来制造舰船推进轴，这种镍基合金还有非磁性能，可用来制造罗盘构件和非磁性构件，含镍量30%至90%的软磁合金具有高磁导率，对屏蔽电子器材信号，大量用电子工业中，
含镍80%、含铬20%的合金是高电阻合金，含镍80%、含铬20%的合金是一种高电阻合金，是仪表和电阻器的精密电阻材料，在钢材和其他金属上镀镍比镀锌提高20%至25%防腐蚀性，电镀镍层稳定性很高，结晶细小，抛光性能优良，广泛应用于光学仪器镀覆，镍在地壳中含量为0.018%，全球储量为8100万吨，澳大利亚占有1900万吨，新喀里多尼亚占有1200万吨，巴西占有910万吨、俄罗斯占有790万吨、古巴占有550万吨、印尼占有450万吨、南非占有370万吨、菲律宾占有310万吨，中国占有300万吨，甘肃储量占全国62%，中国的镍提炼规模居世界第二位，
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。
