. O- i* c: g, h 序言
& w/ J) X" m' I3 f 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。
( ^7 d2 l8 G( ]! U 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
- o# k9 }( a7 s9 I9 m( y. F- w 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 9 ]+ E( ~% p U. }
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钢铁炼成过程
; j9 n# d3 ^; @5 R+ }0 P, O 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 - z# E6 Z; o* r3 {6 J5 V% l
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： ' a" w+ l: c( P! W. _; u2 Y
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 9 O7 K7 f% t! _7 z. }; v 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。
1 A5 O4 R& ]- Z& `4 I 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。
$ Q! Y; t. N6 l) m# S' q; C 它们具体是做啥工作的呢？
0 F8 {/ q, 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。 6 \9 x: a) e0 x) c
V3 I2 b$ l, `/ y0 {3 s 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。 / E* A, a; z3 H9 M( g; v
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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。
7 P6 R/ J# F, W$ c 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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$ s- c: U5 o$ f7 s3 {- E 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。
% O# S, d% ?, A' p. R6 [" b 超级钢
4 Z V" q1 B3 w 那超级钢又是什么呢？ $ W9 V: O/ a% W1 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。 ! U7 O) `( Y' F& j1 [1 v
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。
' L, N% W9 n: T4 {. P 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%。 : \5 A+ |( r/ F) l r2 E& Q
2200兆帕是什么概念呢？ 2 F$ \2 }. y# {3 k( o1 P+ b8 z
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。 ; e D: |/ T/ [* @, u& y
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。
9 J8 j* G% R7 ~& W k( ?1 h5 O) ] 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？
$ V. F; o" k- J 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 % K. z* {! S1 h' o
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。 ! y1 d0 K- j; [1 u5 [0 q
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。 F& ?" R6 U2 B6 S. \) u- j
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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。 5 i' j) \% A: y& ~
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。
" L _. B% A W" c3 B( A$ L5 }. K 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。 % Z6 H" A8 j0 ^1 i& ^% U1 i
国产钢发展- |5 Y% ] K! E" a% O: u) K
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。
, P# `9 W0 H, Y1 J1 e2 t; h 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 S6 @6 J7 J4 |! }: M: i0 q* p 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。 M+ n, V# X* O" u! w5 }3 x
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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？
6 u4 U! Q+ D6 {$ ^. K. 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。 0 g1 z) p" \/ H# j, y
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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。 , Z) V6 w# ^4 V( U! X* F
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
0 p/ ?* T6 ^8 {1 e) c 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。 : U4 s& d/ o& s
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。 & d, ~4 k" J0 ~2 J* c
感悟: ~9 P& C$ m. ~* q
最后小鲸想说：
7 h+ \' Y Z0 [( }9 \ 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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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。
L# O! ] ?( t& s& f8 k 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! , w3 E. o9 X0 `) u
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。 ; R2 `, z9 r8 _/ A
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。 " ], l) U& t2 G, P- R
8 ?8 [+ H4 }4 m- H' F 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。 n3 h9 I: a, ^! M8 C/ {
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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