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序言
) X7 {$ G: O/ o 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。 : f3 U- l0 b, Q5 `# f+ N9 U, @& W
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？ 1 ?) E- d2 Q" J- t1 }4 u! V
这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。
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/ y3 l4 E! V2 B) ^$ {) ^/ M" @ 钢铁炼成过程
4 K0 C; `9 @3 J% @* W0 I 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 1 D& Y8 m. B$ k) h
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： # j0 G: h. c/ E% A
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。
' \$ X# Y2 `' ?1 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 j7 @7 D( {6 B$ j/ N1 W6 a7 @+ Y# {5 M
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- {# x! h+ s n. P* O z% {2 F
它们具体是做啥工作的呢？
5 R$ f/ @7 R% i; l2 r( ~1 C 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。 * A+ F( J( Q; K& L7 T
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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。 6 h; i( r/ ]( L. y; K
$ W* z9 B) u% a+ L- o 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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& R/ E" x& g9 A) c |3 q6 u) Y 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。 * G! s. i2 X6 E6 m7 c5 c$ T0 m1 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。
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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。
/ B/ } o x* q9 ] 超级钢- ~4 ~$ N# l( p2 d; q
那超级钢又是什么呢？
3 v4 T' ]5 H+ _7 N0 R6 C; j, S) 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。 2 U/ U W" x1 Q( `/ J* L* N
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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, U1 }# H. _% h/ n: @ 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。
2 T' b+ k; [3 ]# O& y" U% W. U& z" o 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%。 + p. F+ } s6 Q7 D$ r
2200兆帕是什么概念呢？ 2 v5 O6 r( W2 e7 q/ M1 \" 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。 " A% @ ?3 m/ Z& z! P* Z
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。 ' B8 r3 h/ k3 S
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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" n8 z8 P$ K& a: r! @+ E9 y8 L 采用高强钢板有啥好处呢？
. g, |: o- S* I 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
- m0 l& N( C+ o0 A 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。 2 |/ N! \/ _, e; t5 s
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。
- w! K& e+ R3 z6 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。 3 N4 R1 ~2 f! \) Z0 h
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。
' k- A1 l- ?) j9 z2 M) K" |( f m 国产钢发展
( t; a. R8 h8 u 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。 5 L+ l1 g9 Q% s7 O& Y$ K+ A
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。 / u4 V# m3 i8 Z2 q* P I
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。 ) g* R6 @: V* X1 I S& c( o, o7 |
# k5 R+ s) }3 T% w: {9 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？
+ H, K! b& r" c4 f 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。 5 w% [% A, G9 J
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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。 / _- J( X7 ~1 M5 F4 R {2 V% a
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
" _0 X( u# Q6 ^* c) {. _" I 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。
/ z2 G% Q: ~. J3 F$ W8 W& f 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。 6 e+ b* K o# P5 O2 S" ^
感悟* Y9 l9 P! M, x" ^: ]( C
最后小鲸想说：
# X8 u( i# \# ^ 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。 ; F$ Y* U' x, g; l( C% D" s8 A
0 T; K1 N/ a5 C: Q$ E& R 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 K" z% F- S- k0 j/ m 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!
3 x7 y/ p! ]) x8 \6 `* l3 g) _ 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。 - O) {2 w0 m: o0 g- |5 [
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。
6 h3 O# L8 y3 o5 d9 D 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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