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序言
9 R5 r, _; p5 {8 I" \" ? 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。
; N2 [/ D9 d8 s) M* j" c7 ` 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
. Z1 | P4 Q: x, T- G" \6 J 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 & h# G" m4 q4 n3 W3 F- i
* F$ w+ u9 x' A 钢铁炼成过程& t* |+ f8 ?9 W5 F0 S. k
首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 - O1 P$ s8 j6 i2 x" M$ G* o& R
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： % A5 A! j! Q3 \9 D) t' J, @: w$ S
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 2 F' b5 h& H( B ?
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。 % j) Q( O ^& ?, s$ Z+ q2 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。 0 z5 g( F: d1 Y% U# s; l. P
它们具体是做啥工作的呢？ 0 }- s! m* @; [5 d4 b& M4 p( x
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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$ i' }" C, |) S7 W 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。 + r) k5 j; E- H
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' ?) P. D" l7 p. a* q4 j9 X9 ^ 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。 " J3 X- W( _* J# Y. \9 I0 g
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 |. s P% J: X) x8 h
0 H2 z1 R/ G1 P8 t: 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。 / L6 d- n( o3 c$ D5 w5 e
超级钢6 `. b0 H' _; I. q; Z3 y, k& C* j
那超级钢又是什么呢？
3 p+ t ^' J2 |1 }2 W y 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。 4 c# |' s; y; ~" a- y1 L- d
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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: q% G- z* b5 I5 z" L 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。 * r" {2 e2 [2 E: ?! h6 q
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%。
( s) i" H1 R) B* G- @ 2200兆帕是什么概念呢？
* D( T& z: `4 X$ ]- b 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。
+ x' a' r* w/ W3 O 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。
, U+ x7 o: D _4 i: c9 Y g3 e- m3 @& 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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2 d( w, |1 [. z$ O 采用高强钢板有啥好处呢？ 4 v7 I' i2 k: l
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 7 Z2 z% B0 }+ N' R
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。 + c. K3 E4 o' o l4 q0 C& 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。 . K( O' {" Z( N. n
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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。 ' ~9 }3 H+ u2 ~5 b" o
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。
- e8 |5 n7 {5 n7 ?2 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。
4 P2 r. j, P4 M% y 国产钢发展5 q$ e' B8 H3 r, [5 m j: Z$ F% Q
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。
6 L5 A( d+ S; \+ z+ W" z( o 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 Q( ~6 S: A# d, {& ?# X 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。 3 V2 q" f' I# e" Q6 _
! d2 @% Y3 v1 X0 t# \: _. n 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？ ! C$ X3 f* b. ^7 }. d8 U9 C
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。 ( G! a% f& ]/ W) m0 }, x2 D! o
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
9 Z) P7 z+ l1 s5 T! 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。
: d5 L0 [( N) Y% |8 P 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。
% F8 h3 d6 a# |- i 感悟
" E; Y$ D/ l F U$ \0 | 最后小鲸想说：
8 d$ ~6 g; z; I' H5 g- J- R 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。 4 @/ y( z4 w% S0 v& h' }) U
+ r! u! u3 x9 [ f6 F 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。 : r& D8 f) n, m1 y0 g
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!
% c% U# S5 Z: w( x7 N$ u2 Q# U6 r 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。 # Z4 r6 v/ @: 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。
8 }4 Y) Q& G, l6 d' x& j9 ~) a4 g 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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