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序言
; l7 B) k6 a, G, B3 s 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。 , t8 x/ A2 f: c( d0 O
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
* X1 c5 Q! p- h7 }0 E 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 . }! J* r0 S6 F, w
: }+ O( `* Z$ \' O2 ^5 } 钢铁炼成过程
y. T7 a7 H. b1 x+ V 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 " n1 x$ ~$ v1 s+ X4 z _2 r7 o5 }
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
) u. o$ C0 B5 B5 m* M% @( u: } 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
3 h: O( W5 R2 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。 % _, W4 A& F2 |& l* U
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。
( B8 W' @* O, | 它们具体是做啥工作的呢？ 9 O8 ]1 w3 F) d7 p6 O. \
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。 2 A3 W9 h' J% l5 {5 g; K- I
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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。 / Q1 E9 \; K0 c1 A: t5 q4 s) T4 M
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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。
$ b# K! p( _5 D3 l8 x- [% Q 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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- m% F; I0 D/ Z& F5 ? 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。 & w+ n7 n6 |3 R$ @ Q
超级钢
$ a5 U7 |9 {3 r+ w/ x 那超级钢又是什么呢？ / ^. E$ b" s0 a: z9 V
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。 : h) K; x6 { E0 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。 $ a1 K# X+ |3 n1 Q9 ]
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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。 + ]: F/ B/ A+ Q; a6 q0 j& 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%。 1 w9 V) N9 K1 x0 L) K
2200兆帕是什么概念呢？
k2 T% F: O+ Z( E0 T 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。 + h+ I4 _7 R: X# j
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。
" z3 f8 M4 j$ m0 y 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。 : {4 Q R6 `9 z: i: {8 ]3 ~% l
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采用高强钢板有啥好处呢？
( y# W3 D+ y. V, s( P" d 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 6 ]& @/ h2 L$ |
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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; q# @6 C! J- ]9 z: Q 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。 1 y) ]7 Q8 |( \0 T$ b+ M/ M3 ~& T
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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; U q. M" c: P, D 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。 ' R+ T$ T' O2 Z9 q7 y3 s- N
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。 1 `" B" p2 y; y. ?% ]3 @! A
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。 1 t6 R, A, ?1 c; i& f) [2 S& {
国产钢发展' O- `. m+ o p' B& u1 _7 \1 ]
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 t; F- C8 t7 E: T# s
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。
+ S% D G& i5 L+ X. @# P4 f+ B 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。 ! h* T- E5 F, h! {3 r+ y* o
- S0 g T8 O4 P6 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？ , m3 L! X _' T0 N! k" w: z- P
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。 , \1 B4 V1 F* h
% T4 e3 v7 u: o 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。 9 u/ v4 w$ ]8 Y" x$ F. l
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
4 }4 V8 ?% m$ O& Y 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。
5 M0 v9 q/ Z) Z5 b: _ 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。 0 ~/ W' p" e w* `
感悟
# N; f" f9 _$ g: p$ E8 W 最后小鲸想说： ! C8 T' C7 ]8 h v$ y! U0 I3 X: B
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。 & Y/ S' Y- C: W, J; m l4 O. T
7 z! b: O0 N4 j( l0 T* h5 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。 6 Y* X5 Z# w6 @* R( Q; \
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!
# N) U) I! }9 x, c: ]) W3 J$ b3 g3 { 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 q* ~" _' g4 w: _/ P. Q" h
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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l9 h3 N" u( _9 ? 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。 1 K a8 S( F* t; b
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。 , c' ]. j4 O, N A/ k8 S' P: c
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