$ L+ U7 w$ Q" j; k( S 序言 9 m/ N% X6 l+ H% k# 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。
- x4 t& Y6 Q$ N( `9 y 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
/ l! _( F: r. y5 r# `" c% [# i, w! c 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 2 B! b: m% ?& R) d; W
2 p8 N! e4 h7 B 钢铁炼成过程9 I9 R! H* m0 Y/ P
首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。 3 |6 b( J6 {; c
钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤：
+ I) d* p: i; l! d 首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 / G, s+ s U8 n8 B( 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。 . |/ a3 [1 }- l" R
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。 % ]5 A+ ?+ a, J: t7 @4 {9 ^
它们具体是做啥工作的呢？
) n! {- ?" k2 X" q7 X7 V 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。 . y- l3 W g" R- {# T8 N9 y
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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。 , }! R: @/ X8 L+ Y4 l9 J* t
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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。 * P( o* b- m3 ^+ M" A+ ?
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。
" `2 c: H$ U |8 k. M 超级钢
& S$ r% B8 A; \( c w$ U 那超级钢又是什么呢？ , ^! K, u' d9 F# o" g! u; |' C+ k
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。
& D6 ^# N$ ]: s! D/ m" p; z4 y, q 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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8 }* n4 I: ]* g1 r* ^ 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。 / B/ ~% }0 `4 d3 `/ V
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%。
0 t/ M( R7 [! d. `; N5 R4 c0 F 2200兆帕是什么概念呢？ - G$ L/ S: P7 h( y3 n4 K
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。 0 L6 [9 i3 C* l; _+ i
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。
4 A- Y7 v3 ?; W: o3 j3 p4 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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采用高强钢板有啥好处呢？ % n: A4 ^, Z8 [4 W" W3 j: C
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 5 I- i. e0 [) t8 C+ C
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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6 t- {3 d+ |6 e/ A! r( H 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。
5 N6 z" b/ l8 S* o 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。 ( \( R$ G9 h2 z w
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。
2 q/ p6 n& \5 d6 {/ `% e 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。 " J: k3 J$ ~' D- C1 }
国产钢发展, G/ z1 V, R, R
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。
~! q2 ^& G- v* k 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. p3 i- x2 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。
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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？
$ ?8 S. V3 c9 _ 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。 2 s9 e) ?& N7 P1 y2 E4 r: k( ]/ ]2 s$ H
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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。 ) U+ ]9 ^: m5 N( r/ T
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
- v d7 c1 ?# e/ 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。 - \. @* _7 V; a0 }! S( C
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。 % X' q3 H A) i6 E
感悟 P5 t# [' K& i2 \5 N
最后小鲸想说：
" a2 m# ]0 L( C2 ~! U9 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。 2 w! j5 D2 e, V. C4 Z3 ~3 w( c- |
4 T& o; I: m% N$ [ 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 T0 Q- b1 x9 Z7 |( P7 J: S' Q; e
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!
5 N: y$ _; `) ]2 p; R7 {$ J 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。
g. Z$ E Z$ J. ?( v( C7 ~ 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。 1 j' j6 ^8 U- O, {+ R; Y
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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。 $ F; O/ F) u5 G- M" @% ^" q
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。 & z) }) l& `; {9 |
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