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序言 7 Q2 U" K! E4 k( N
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 ?1 Z K# O5 w+ G" Q4 |7 u
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
4 ^ q$ T; v* p5 h1 |* \ 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。 4 @1 N7 S% P k0 W
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钢铁炼成过程
" U: N" V- K" O" p; E 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
4 Y7 _* L' W3 T6 Q/ s+ [) \ 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： 8 Y5 q1 d' e5 J: g: ?4 `
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 $ j' L1 l8 r- y/ A
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。 5 Z B6 a5 Q2 H
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。
2 R8 ?0 Q$ E" G 它们具体是做啥工作的呢？
% n/ J9 l+ M$ o# n, } 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。 + n" @7 F6 h) e
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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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/ M% I1 M z3 [" d 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。 P! [6 s f/ C( u2 t) b9 k
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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。
3 v" W' F# p1 M 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。 ! H5 C. T3 o1 t" j& s
超级钢
4 k- I4 K/ ]% F. J 那超级钢又是什么呢？
9 w; [& j% {* p3 Z m 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。
$ m/ V6 I J! `) b 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。 % Q5 J6 @% N: M, w1 d, F
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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。 9 i+ P, C' o2 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%。
+ d( b2 p0 U3 y; M5 D; B$ |+ g 2200兆帕是什么概念呢？ 7 m, A9 x6 q. F% B% Z. Z# c
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。
1 `+ `3 ]5 H" B& a) P 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。 . u+ b0 {+ s. E/ T3 l- b) h* Q
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。 6 o5 k9 G' [/ D q: j. t9 B
% R9 y6 K" z- e( }+ T" @ n 采用高强钢板有啥好处呢？
2 h; [0 N7 W0 m0 n 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 3 y' F. Y0 R+ q+ F
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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2 S9 T+ P, P9 o9 B4 i, I+ K# B 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。 # ^* W- m, d7 d9 J9 i
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。 2 l$ X, \; o: T2 Q+ k4 ]* N, C
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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( ^ e* ]$ l 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。
; |6 @; a5 f1 q. Y 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。 ; V/ D8 j; ?" e' M1 K
国产钢发展7 D: { u: `2 ^8 h
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。
0 h/ S& {" m: {- I# o 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。
2 S5 ?4 u4 v/ F# D5 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。 # u# F0 j/ t4 q9 T h! m' a
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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 S" S' J8 I$ @
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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. N; g2 ~1 z$ a, | 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。
$ N: ~; q( J" n0 D Q& l 毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！
% {) h* |% V7 x3 M8 z 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。
- ~9 C7 Y! U! k4 g) J" e# y6 d1 I/ V 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。 2 u' {# O N) M* J; K
感悟
, y1 W! h' q6 g 最后小鲸想说：
. H3 Y4 x2 t4 c% ]# s* Y 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。
& P' `! d: K" @5 D; g! b/ I 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! : G/ [' u4 t& v$ }6 F6 E2 X* j. i4 _$ y0 F
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。 $ C+ e! R# {+ R' v6 T: y% H0 l
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。
' {) U! L. e' s; C @8 m$ ~0 } A 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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