: P+ R- j: n" M) D 序言 ; m, C R7 r7 |& t0 X
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。
6 R& c: U) }# z 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？ : J. r. ?* F: E7 c
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
$ ~: a; r; M* V, F( B 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
- y' `6 o5 k, U; A" O* P) D 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
+ u$ J: D& e, B* X( o$ W 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 + s& [! Y5 B, f2 [1 q- e3 D0 n+ 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。
l6 n! O: ^7 z 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。
: J* U/ o. O- B* b+ F$ {8 r3 Y5 B$ W 它们具体是做啥工作的呢？ 6 z9 w4 q- V8 w/ h. C2 W% w
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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2 p3 T; T" I* j4 X3 B 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。
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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 m5 }1 s) N7 z* W M3 L [, R0 u 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。 . ~7 y/ [; `( r! t/ H
: W0 q. m8 i; V; U 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。 0 Q% E+ }; o- A
超级钢
. R7 o7 R$ P# d4 G, S 那超级钢又是什么呢？
- s: N k" p( Z Q 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 T! U& b/ j/ |7 ?' w8 B; ~ 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。 * K# b# {5 B5 x5 S8 S
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%。
6 z% m6 r# S5 ] 2200兆帕是什么概念呢？ 0 m, p3 Y- s6 w; P
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。 7 W2 L2 _- ~1 @- h" [! G
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。 : s9 {& q- Q4 F4 ~, \# A2 z% Y& 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？ 1 E, S' {' i, b* Q; \$ E, Z W: ]
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
4 k# C7 K* t8 T! `( I+ I) e- T6 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。
7 A+ ?1 ~1 K, x& B; o( Q( b3 z" g 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。
" L+ X4 s% `7 o! E 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。
9 M, U: B) X" R( Y- D 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。 9 q5 l! Y. k3 ^* G' B6 g5 Z
国产钢发展7 E# }6 ]# F* y4 \
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。
( R, S3 Q. ?" {1 o6 H+ _! G 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。 ) `8 R0 b7 p2 u2 F/ 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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* G, _) o5 S& w5 t. Y9 W. S 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？ " i& x5 ]# L# t+ R- y ]
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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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+ o, G9 [& I& f 毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
" ^" P' |6 U3 [' y U 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。
& N# |# L( z4 U4 N) D 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。 % f1 T q, |3 J! w. S
感悟
; {# U( `( Y9 I) e 最后小鲸想说：
- r: g+ I; N! z) v/ [$ ^ 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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" |1 E. o) j/ ?& Z 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 j7 ~$ o8 o+ H8 X" I
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! 4 e1 ]5 {( |; T" h$ J- 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。 # v4 X( }% L, g# n$ [
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。 j3 w+ A( ~: i0 |( N. I1 m0 n) B% x! q
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。 ' q7 S1 }+ q4 x: o" _ d3 y
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