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序言 ) M' d9 e% y# \0 e2 j9 M; C
之前有消息说，中国现在已经能制造出来，屈服强度为2200兆帕的超级钢。
1 E% r0 S& J; H9 A 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
) e* Z) C; D; B- a; t8 c 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。
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9 i" z7 N* z F& D% E 钢铁炼成过程
( E# a/ q' e* M1 L | 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
3 ~; ?5 `0 W! e4 s1 m 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
N2 C. y( k- ^ 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 : G. K& u) c. k0 j/ ?7 f
但是由于国产铁矿石品位低等原因，用大白话说，就是我们铁矿资源虽然大，但是富矿资源少。所以，中国铁矿石长期依赖进口。
3 R0 a1 @) R! i* B/ q5 \& ] 原材料有了，那么就可以开始生产了，这其中主要经过四道工序，分别是烧结、炼铁、炼钢、轧钢。 3 P- d E9 P0 _+ h
它们具体是做啥工作的呢？ / P" a- a* y, {) }& @# Z% G1 w
我们把铁矿石配入适量的燃料和助溶剂，加入适量的水，然后经过一系列的物理化学反应，变成烧结矿和焦炭，这个过程就是烧结。 6 f; M2 h7 N# |/ k+ O5 ]% W5 i
1 `1 D) U0 `4 a* p& j 然后把它们放在高炉里面进行化学反应进行炼铁，使它们变成铁水。铁水出来以后，经过转炉的冶炼、吹氧、去碳、降碳等操作。 & Z1 r+ P6 {9 v; T w( m0 {
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使碳达到一定的程度，再经过精炼，把成分进行调整，变成了钢。钢水又经过连铸以后变成钢坯，钢坯又经过热轧变成热轧产品，热轧产品又经过冷轧，变成冷轧产品。
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这时候得到的钢还是半成品，必须通过轧钢操作，才能变成合格的钢铁产品，而这就需要轧钢机。
6 X% F0 g$ e- j! u3 t 就像咱制作面条使用的擀面杖，面团要不断进行挤压这样才会越来越薄，轧钢机也是同样的道理。
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& j& ^6 o/ V/ E0 A# _% e4 M 它的目的与其他压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状，比如钢板，带钢，线材以及各种型钢等。另一方面是为了改善钢的内部质量，比如我们常见的汽车版，桥梁钢、锅炉钢等等。
" l: K3 R( r0 Q8 H' ^7 b3 O 超级钢
; m6 f: g1 T( j7 t- {4 A 那超级钢又是什么呢？ 8 H6 _% y2 n5 W3 {. ?2 _
它是使用五倍以上的压力进行压轧，然后迅速冷却、控制温度才能制成。 6 f4 p8 C/ V( Q. Y
这种钢的结构组织非常细腻，仅有1微米，是一般钢铁的1/10到1/20，但是强度超高，韧性十足。
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: F( ]9 ~7 N9 g 说起来简单，做起来难，其中研制辛苦绝不是几句话能说出的。 $ T$ O- s3 x, a
中国现在生产的超级钢，强度高达2200兆帕，超越美德日等国的1100兆帕，性能直接提升了200%。 5 f/ ]9 a3 P: L2 _3 h: s: J
2200兆帕是什么概念呢？ , h W. R$ s0 |* a, q0 l* `) b
1兆帕相当于你的大拇指指甲盖上顶了10公斤的重物，所以2200兆帕就相当于是22吨的重物。如果按照一头8吨重的大象来计算，也就是可以放上将近三头大象。 * w+ A& q0 \5 n8 o& W& ~
并且它的性能超过钛合金，应用领域也比钛合金广泛的多，同时成本也要低得多。 * H* U/ }: j) ]+ W4 U; n, m
就比如说航母建造所使用的特种钢，它所要求的强度要远远高于普通军用船舶的钢强度要求。
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; v& x; \1 E' c/ B3 c8 ]4 h 采用高强钢板有啥好处呢？
' e7 u6 c! f: P, g: v- i @ 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
; p" y' ?1 u' X5 I& Y 特别是飞行甲板的钢材要求极高，不仅要能够承载20到30吨舰载机起飞和降落的沉重冲击，还要承受喷气式飞机高达几千度火舌的烘烤。 ' _5 L0 e1 {; o) `/ ?1 C
8 ?. X9 h5 ^ o 如果钢材不过关，舰载机着舰时就可能通过阻拦索把甲板掀起来。还有就是飞行甲板的厚度也不能太厚，太厚会影响飞机升降的质量。 8 h9 `3 D2 i+ V* b" ^" T: E
更重要的是，飞行甲板的钢板面要越大越好，同时尽量减少焊缝。因为焊接的次数越多，在面对战机的强力冲击时就越容易出现质量问题，比如开裂、断裂等严重事故。
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因此，飞行甲板一般采用的是高强度钛合金钢，并且钢材的屈服强度一般要达到800兆帕。 % o* E% B' b- n; K# K/ R
而如果使用2200兆帕的超级钢呢，那就意味着能搭载更多的舰载机，航母的能力也就越大。 4 H1 G; H6 `7 _# `$ M: w0 b
毫不夸张的说，目前2200兆帕的超级钢只有中国才能生产，日本都还在实验室研制之中。 " Q% |# l7 {+ I5 t7 N6 w+ Q Y
国产钢发展( `; ]+ W" h. ?* S/ o' z0 d2 b/ o
对于工业领域来说，再好的创意，再牛的设计，到了制造阶段，都逃不过工艺和材料。 2 ~& K0 k$ X: E" }( Z5 S* q
而作为工业最基础的材料-钢铁，它是应用最广的，涉及面积最大的重点材料。比如说高铁、汽车、建筑、桥梁，还有很多大国重器，比如航母、核潜艇等等。
! g! D" s+ \2 [5 ~5 v) ?; k6 O 就比如在2020年11月10日，中国研发的万米载人潜水器-"奋斗者号"，在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米达到10909米，创造了中国乃至全世界载人深潜的新纪录。
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1 J* t- u2 Y# p, v, H 它使用就是中国自主研发的高强度钛合金钢，足以应对深海的高压和冲击，这种钢的屈服强度是多少呢？
; o7 ~# D; Q4 H( l; g/ U' G 小鲸我这里没有查到具体值，但是可以与之前下潜7000多米的蛟龙号来推算下。
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$ m1 `5 G! f/ z+ B8 { 根据此前中国船舶七二五所的一篇论文，用于蛟龙号球舱的钛合金屈服强度达到了820兆帕，那么实现万米深潜的奋斗者号，肯定要比这个值大。
- B G: d5 y/ `& s5 [7 G6 B 毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ + T w/ P8 y5 ~! _; S, i
而特种钢就是钢铁领域的核心科技，在这个领域我们也已经取得了很大的进展了，其中2200兆帕超级钢更是一举领先世界。 5 h u6 n' M1 T7 M* ^& J/ l
它的出现不仅每年可以节省大量开支，除此之外它的重量比普通的钢材还要轻30%，不仅在工业领域至关重要，还在军事领域中算的上是战略级的材料。
3 D j/ R. A1 q [* S4 N 感悟
. s% S/ I z3 a 最后小鲸想说： 0 v# }6 f5 ?6 m4 v
1891年1893年，两广总督张之洞在汉阳创办了汉阳钢铁厂，其制造的钢铁质量过硬流传至今，被西方人视为东方巨人觉醒的标志。 . H& d9 m9 u% z4 y* r: U# `
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1937年中日战争全面爆发，日本当年的钢产量是580万吨，而中国只有4万吨，对，连人家的零头都不够。
& B2 u" y. N/ _* Q+ k: T 战争时期钢产量是体验一个国家军事实力的硬标准，可想而知，14年的抗日战争，工业化日本跟农业化中国，我们付出了多大的代价! + K9 G: A& n: W1 E
1949年，旧中国总生产760万吨钢，其中600万吨是日本侵占我国期间，在中国土地上建造的工厂生产的。 ; T. j8 }6 h' E: c' f" f9 Z
而如今，2020年中国粗钢产量预计首次突破10亿吨，可以说中国现在已经是钢铁产量的超级大国。
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如果再加上高科技的加持，那在这个最为重要的工业材料领域，独步全球也是自然而然的事情。
$ ~5 _* y- M7 ~4 h. {; v# P/ P 小鲸不吹不黑，总结来说，中国材料落后还是普通存在的现象，但在很多领域，我们真的进步了很多，个别领域也值得全世界为我们点赞。
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