% P# e) V' d& D1 a a2 l 序言 0 r4 F$ ~8 g+ m- d$ S6 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。 4 v4 \! T0 c' Z, }
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？ 0 X& a) }) e( w" F
这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。
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钢铁炼成过程
& `7 k1 f( B$ s' ]5 ^/ E$ d$ d7 z 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 / b$ s) W0 t, u$ o7 i! {- m/ c# f" F- C
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
% r% }; p+ Y% w5 P" r. m 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
; v$ N0 l& c7 A' I0 c& @" T 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。 ) h- M* T7 u8 k% W
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。 4 l# O) t r. }" z w
它们具体是做啥工作的呢？ % K( v) k+ v2 x! m1 P) Q
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。
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/ c5 u: r; T4 @, w9 Q8 O 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。
0 F. I2 d( J/ ~) D8 I6 W3 o 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。 4 D+ g' l$ I6 Q3 P" v1 K% s% B& ^
# Y3 l- o" F/ K1 Q9 E$ o, @ 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。
& ]% e* J. v' H: _ M/ n4 g 超级钢
% V/ t6 U/ z" ]9 g 那超级钢又是什么呢？
/ _$ }& r$ Y8 A1 h/ c5 L8 r 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。
9 o( o% G- X( M% C! [% W 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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8 X' e1 x7 q9 E& u 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。 8 {0 t [' k- x+ U7 H7 U' T, H
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%。
3 Q, a& a9 q5 ~+ y0 H' _% ^/ c1 h 2200兆帕是什么概念呢？
?% E, o# s5 ]0 { 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。
) ~8 w* r, ^: R# G3 B9 e& {& ? 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。
! p/ z3 a- ]; x; C t 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？
- c* `, |3 Z! f- K: V+ _ 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
& m& A- P1 B2 Z; w 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。
6 U- v0 h$ |/ h: c 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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: G' l X h+ x1 F% p6 y 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。 # F* F7 H6 a* b+ x
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。 + y+ B0 d# l: c, l' 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。 % Z+ _! @5 b& o/ T& G9 S4 I
国产钢发展, E" t3 G6 j" w+ R0 A+ L
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。 V+ _' e. q3 k+ P+ n% X
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。
9 Y' q* h$ O5 j& R- U 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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+ `2 N$ u8 ?# f" d( F 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？
9 K) x4 A( q# f" \ T 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。 * I* N: W; c4 \3 R8 l( M
. |( \: k6 R: H( @) W) S 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。
% w# X n* X, i% n 毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ & u) b7 i) G. ?; s
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。
4 ]) `; C2 N+ h% O! ?$ F2 c! o& K 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。
) D6 S) ?& a' ^3 M 感悟- x3 y/ [* V8 ?: l
最后小鲸想说：
1 G* V% {. R, q B! x; V/ B& ` 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。 " R/ f- o7 F* ~0 D6 ]* P4 G# e+ o
9 s' _& y T" B V% v9 S6 b 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。 2 { `! Y3 J7 Y$ ^0 i! }6 M* ?
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!
! D# x! R. ?$ @+ C c" 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。
1 _" I- b8 F. s0 z# E1 } 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。 , w% g! A7 B) k' t# v! S, A2 X
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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。
, Z0 @+ r& N/ R3 p5 H$ }; w. z 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。 6 ]! `# }+ n% Z* Y7 ]5 E+ z( T P/ ^# l
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