; l4 G3 V2 h6 T, K1 L 序言
* m2 p. A' j5 I# [( i4 d a0 @ 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。 4 o0 K5 U V" p; J: \) i6 t! [1 W( r, I
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
! |2 o( y9 ^$ l. L* P% S& O) M 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, F8 \- l5 b$ x 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 ]" a% n! h% H, N/ e9 Q; ~* e
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
) F/ h2 J/ t- |- o 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
" \7 ?. o1 Q& ~2 Z3 S5 Q 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 {) p3 a3 v. k: V! o" Y b% _) G) L 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。
# d+ M$ } s1 n1 a" x 它们具体是做啥工作的呢？ ) W8 q/ _8 c! |1 ~, 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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8 L( `$ d/ z. Y3 ^) \/ w) w& @0 D `8 L 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。 1 r$ d8 L4 P. k1 _' r
/ E, R( u7 B- h3 O4 r3 t 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。 / V) D1 \+ m4 W6 W% h
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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。 . S; v) h, K' n% z- n% L( H
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。 ( Q5 C V# M* Y7 ^' a& Z
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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。 # r& K; k% N" L; z
超级钢
# Z5 l$ c* U0 d) K$ L 那超级钢又是什么呢？
( A3 e3 c/ B/ E9 s. J5 r 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。 8 s! I8 r9 M4 N2 |6 m" G$ }" s
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。 + T& Z" h2 f% q# t
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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。
8 Z3 D' Q, ?$ U* W4 A0 n 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%。
* N4 b3 q0 Z: O9 ^# F 2200兆帕是什么概念呢？ d$ ~2 L2 D( e( O
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。 + M/ G5 ^5 ~& h2 d
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。
' t1 z9 t& ?- J* z 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？ + z" [! q( c7 v& L1 X$ d
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 & [0 f6 _, Z! w" X; j
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。 & Z0 u9 l8 ]9 l5 W, a; I- {
8 w- e9 E' r0 w( n4 H% c8 b) j6 N 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。 9 P. f% t0 [- L% Z1 b: n
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。 m( Z, o2 C% `4 e* k) @
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。
4 K; \% Q* X! U9 w" } 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。 " t( w/ t$ \ F& D
国产钢发展
. r: z6 Z W( f: P 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 M N& B3 V. Z L0 ~( L9 S0 m' R( U/ r: t 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。
5 t) }" A/ `5 z5 v2 c2 Z 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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4 r! _" \/ X4 P3 h) i9 C( O! C& x 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% u" p' ^/ E4 A 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。 " a" k0 N: B2 i( [
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ ; W) J# \5 Z6 y+ x3 O
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。 # J: o* w5 G( I4 J8 ~- Q" x
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。 * O& N+ [% }) w+ | F# I8 I
感悟7 D/ [3 J: f$ F2 V, ?5 z
最后小鲸想说：
9 w* I" o+ N, v: ~" O+ f4 W) p 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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, [6 \/ Y, \( d% w* v 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。
! N+ P5 I2 q+ s" j' ?+ } 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!
A W5 `" E2 | 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。 3 f) P, Y6 G/ G2 Y4 S
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。 ! ?; u! d' T8 d5 E
3 K% n3 z8 l; b6 |9 Q0 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。
' K/ V# n+ Z% a1 ], ?& U 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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