. n' y! I" J* I0 r k1 r 序言 9 y- P1 y' `" d/ ?
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。
8 G) d: z% h, J |8 a' ]: R# G 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
( k# j$ D ]6 _; c/ ]* D! B+ y- ]) [ 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 ' H* x9 G. ]! E' c3 b8 \0 F+ @4 {
t! J5 R0 Y' A1 k/ d 钢铁炼成过程! W: t0 a9 U4 e4 e- t
首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
( k) T/ ?$ G& N& z. r8 _5 C; L 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
[) _, j+ P/ y; o5 N4 u, G 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
' U% S `$ l+ V- Q: R4 a6 S8 g. Z 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 }( J: |. Q2 u* e5 o
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。
6 j8 i# L Q% {, n 它们具体是做啥工作的呢？
% V5 a+ ~+ Q1 _5 t7 M6 a: s 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。
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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。 $ _" X# h+ |7 X5 {4 C8 V& _/ a* @8 ?. x
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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。 N+ }5 A7 b4 V) X5 U/ z6 I! Y
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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。 $ |9 m/ O O( _9 M3 S! F& V: E
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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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) t$ w$ J/ H 超级钢- _+ m4 I* M1 ~9 t
那超级钢又是什么呢？
0 ? o8 }' o$ ^ 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。
- i" W* F1 k$ P 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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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。
/ S" h: ~; p9 O( w/ l( l9 {) t5 @& j 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%。 2 H0 E* o8 F$ x
2200兆帕是什么概念呢？ * `, h8 M) Z$ x
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。
+ P3 }! l1 e1 @0 w$ ]+ M 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。
2 X/ A% Y' {4 t) n: q$ w 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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采用高强钢板有啥好处呢？ 3 X# ~% x# x) D* z7 \( M+ S" z! ~
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 $ U' p% U8 |. W: j4 T, k
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。
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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。 - |/ [! ^ W9 d# q
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。 + W- }2 J T+ g a0 q7 A7 j
1 @( ^ F' X# H+ Y. b 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。 7 {" S4 }5 F( l M% ~/ ]6 }
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。 ' A, k Z; D+ S! t, a2 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。
2 K& A7 F# ]. V, h9 W 国产钢发展* Q! N6 C* K. P) y* c, |
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。 ! @* t) @3 f, g/ D; a0 A( {
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。 / K$ N7 A3 \3 Z _ ]
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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8 v/ g& j) |) j5 g* b7 } 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？
, Y! t- [+ D3 ]% K- Q0 b6 ~8 a( l 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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( ^' h; R3 ]/ U+ H8 g$ f 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。 - ]* D) V h; b: Y
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ & D7 M4 |( U6 L+ {3 j( }7 Q
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。 # D6 D# ~/ A3 H# g% S
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。
; w$ Q1 b( u* B* v 感悟
5 j9 @. G8 _( ~- ~ `2 q/ g- c" | 最后小鲸想说： ) O, `: A+ k+ J1 {
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。 + k, s) k8 z4 E# s
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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。 , [9 P# R* p7 j- a0 n5 u
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! 5 H2 C+ O3 O" L- h$ b
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。
. G' ]/ u3 C: Z0 t 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。 ! L; _+ E* C7 j* I8 Z4 s' [
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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