, {( k5 d$ s( M; o7 P- r 序言 * Y9 {* Z/ l) C3 Y5 s/ A
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 [8 i) f( d2 p: K$ ~- m
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？ $ i' S2 n: d4 o5 ~/ |( [! L
这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 * h2 n0 T5 T; L/ Z+ o
) b8 X9 q9 l: Q: B1 U 钢铁炼成过程
% w T; _) F6 l) R1 L& O( W 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 5 [+ i7 o" }1 W, {& }! ^7 `; l- [
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： 8 G: v$ N7 l, @# `8 m0 O/ @
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
8 s' A [/ ]- ` 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。
& o ?0 t* e1 R& _3 t 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。 9 \4 Y. y! q6 y% d6 a
它们具体是做啥工作的呢？ 2 E7 u' p6 D# v' h6 S I9 d
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。 ; T# o7 l c7 w! F3 h
! O3 J! s0 Z% q8 F' w( T 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。 2 q& T, R6 t1 K# {2 }' s: r7 Y9 W9 M
& M9 q h( f' J 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。 # j' I7 k& B$ i# m" G
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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。 3 {$ H4 D" p) C3 ^2 C6 z' W9 i
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。
& h- J6 g; I R, |' ` 超级钢
- @& Y& w Y7 S4 A& K9 m/ }8 L 那超级钢又是什么呢？
( N+ v% b U( P& H- B 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。 % ]3 G, o$ j$ e2 h; H
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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$ p$ o7 L, @; ~+ N6 x+ o' 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。 : T( ]6 [( R0 t' z
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%。 . n+ u0 e2 x f& Z
2200兆帕是什么概念呢？
$ v5 L5 g8 ?1 T) {+ A! U$ B7 X0 R1 e 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。
' d) J) |+ K0 e6 C0 S2 D1 I4 B 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。
" R4 A1 a0 b! A6 a 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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5 K1 H- Y6 M6 z 采用高强钢板有啥好处呢？
6 {( `8 ~2 {- m; F3 W( \! q) R 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
4 B5 I/ n6 L' p+ i 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。
' J7 k: g, Y% W# _* j- I2 Y0 L 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。 3 c. U, O7 k2 b& Z" v
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。
. {1 {; v9 N6 o0 Y$ E 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。
; w' n! z1 O3 R; R. ?/ l0 H 国产钢发展$ V0 x. @4 w9 n
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。 9 F% A7 w$ g/ }5 ]+ z
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 U1 y) N$ h3 X0 [ 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 A. r: b' v) { w' |( j& 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 L* F d, c, o( b/ w6 |9 q2 t* h 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。 1 B1 r" S$ L8 X% d# i
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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。 I! _2 y$ L/ x
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
; D& B! o0 t, u/ Y$ i' c7 z( ` 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 ?! x( `" i$ O- ?5 ~" ?7 C0 b
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 }& ~7 _/ i. G1 l6 A* s
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最后小鲸想说： 4 z' c+ V# `0 l9 p0 z
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。 + I, x% t7 r$ R- \
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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。 , a- X* C: I8 K
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!
# [/ f% z) M# D! {; N1 m9 i 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。
& @$ H. E; X& F% U+ Z( \, q9 l 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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) V. @; J! B- ?4 z 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。
3 S; E" a: U" ^! h0 H8 v 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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