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序言 & U; m: w5 v$ P6 {
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。
7 p2 i8 u* h3 s6 N9 h+ C 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
0 S3 m5 Y* K9 j, E$ n5 Q 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 " ~ f. ]' e0 w9 \$ X
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钢铁炼成过程
' P$ ^8 ~; r A u& { 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 0 @' N- k; l: h* p q, a1 Q
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
( v0 {. n7 K: `; X 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 4 Z2 L! X) v: Y0 N" ^0 U
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。 8 ~" y6 Y+ K- v4 v! k' e" k3 b
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。
) R% \' B# i4 F 它们具体是做啥工作的呢？ . x( r! [7 u) n
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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9 g4 M' n2 \! Y& F 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。
$ D0 Q' _7 y- M2 \ 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。 , i- _# \; f' g+ \0 Y4 V- l
) F% }3 a& ~/ |5 r4 u0 p# K 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。
* [. z' h' m5 Y* A% K H3 M 超级钢
) d! a2 Z) b! a# W 那超级钢又是什么呢？
+ c0 V* m) p3 o; k; B B6 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。
, X* U# u9 Z9 ~6 i 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 G0 Z/ C8 } s4 v 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。
H1 Y" u& O1 X+ ?! p 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 i9 l/ }8 G- r- X7 b( d2 c 2200兆帕是什么概念呢？ + D1 L" `% w4 x y
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。
' i8 n% _7 ~5 Q5 _. g5 a 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。 4 }$ Y8 \2 q1 U: N: ^
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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" `' C, S& d+ \! B9 e0 b' x5 ]- n 采用高强钢板有啥好处呢？
8 `4 f; I) [1 [3 q* j 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 ( V* l: G' q8 ~8 v, E6 I! x. r$ y; u5 }
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。 9 U5 ^7 J! s' r8 h; ~5 x0 `( t1 \
0 Y- [& a# \ g3 b" h1 r' g, U 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。
% I8 i4 X; s5 @9 B 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。 5 |. a' H- W/ w0 V
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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。 $ z8 Z( F Y9 I2 ?( G
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。 - P6 l1 c2 F' Z* L: [, O
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。 0 `7 t) n w+ s" B. N' e# n
国产钢发展) e7 O; A) L! h! w. R
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。
3 d9 U. _) I2 p, c8 n3 D5 x; w 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。 , n; q- B$ _: g7 U0 u# g
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。 9 ~9 [, d( O$ {' ~
# d) @; H: L4 H9 `1 T" P9 W 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？
* z5 g2 G2 g& _: Z4 V$ r 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。 8 t0 d' q( h# c6 b' w' x |
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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。 8 o0 x# l% k4 y( j; ~
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ 8 M* ]! l4 H- D' p; Q, _8 x
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。 $ f: s& K) |6 F2 e9 T" o* 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。 ; d' E0 r! _8 c1 S+ _- o: e/ p
感悟$ x+ A2 C8 N( U& H' C! X
最后小鲸想说：
l- B' U6 E0 G- n1 A( g 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。
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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。 2 \6 W8 O# e5 R( p% f# g( n5 A) `
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!
$ l$ y. ^8 E: q% V6 T8 G 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 D* x" @1 w3 p d$ H9 W* w; ?! @
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。 ! A N1 N% } u& h+ S
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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。 & J$ `# C" v, d' G x; n
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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