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序言 , y% O# }% A1 E5 X3 e
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。 , X/ W8 `8 h8 c
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
; O) v0 ^% [3 G+ L2 q 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 7 u, z1 i2 I9 [7 q) ^1 k% y
8 i. Y/ p' R7 I b6 t 钢铁炼成过程% c* ^$ I' @( o1 S4 D- D9 ?
首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 3 F/ G! B F, q% N
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： P5 o4 ]: s* n8 u }0 Q
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
9 U8 A4 ?8 P/ [+ o' g 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 M9 K/ Z+ C% 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。
; e- S, w# e0 C& @ 它们具体是做啥工作的呢？ 7 e3 x u7 n) D5 i( 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。
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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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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。 : e3 F6 G8 r0 |
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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。 $ {) H6 ]( J, K' J$ U( L, P* [
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。
" ]6 D% Z' ^( U( O- Z6 b7 d! ] 超级钢
8 [ Z! Y9 `8 E* k" p8 h2 z3 | 那超级钢又是什么呢？
/ [% F' S4 u, p. Q" U% S 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。 & m; t) k3 ?* P+ L" P0 _
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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7 n4 F! z9 Q A7 w6 Z 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。
3 T% z* {+ J3 J+ O- V2 i 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, Q. K1 U% m: I" u4 L 2200兆帕是什么概念呢？
# Z0 p# ]; T( H1 M! I# _' K" ? 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。 % e" f8 ^% A/ r
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。 . n" C' S& c0 P! D# H( H/ S* ~- b/ J/ U9 P
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。 ! a& S' V. O9 g! l
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采用高强钢板有啥好处呢？
2 F. F9 ^6 w% X/ E( w* Y 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 " c( {7 |) z" ]' ^
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。 $ m! y. o @# _6 l/ H R
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。 8 ]3 d) X& w7 j" j! q
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。
* h0 ]6 o! F4 H( X: x 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。 8 F6 h' d0 V: U& T
国产钢发展
* D g& x' a$ k" I4 U5 r' W 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。 8 S9 U, B/ b% k2 l- ]) a7 {5 P
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。
$ W: T+ R% ]) @" n3 A 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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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？ + K: h `7 H# }# V; N* e! s
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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; R5 `- P4 B+ X2 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' P% y$ ]% z: M! h( T4 J
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
' O& B' l( ~8 J0 ~. S* Q$ n3 K 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。
) e8 S+ x$ ?7 @+ c7 J# Q+ A& G 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。 # e1 q# ?4 V, d% V1 G
感悟# t+ @- k O! F5 y
最后小鲸想说：
5 s3 e8 A! u, T 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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' ?8 h6 t* x3 i7 y `* w6 e7 l 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。
& W+ s9 a0 Q8 O" o+ x" _) d6 D1 M1 N 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! - u8 z4 ^* ^/ N1 n) V( m
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。 * K* r2 Q3 k' o' a0 H; J9 R! 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。 " j& ?) I7 J$ _* O+ ^
0 r, _# R7 }: R, _8 n3 O; n, w9 Y 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 q" P2 }& H6 o$ x 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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