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序言 # B/ V- v* \* V4 D% 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。 : i0 v. }7 N9 j5 E8 k5 X4 @
那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
: Z6 I! ^: m& G" t 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。
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钢铁炼成过程
1 A; H2 _: E2 C# N 首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
8 F4 f& S/ a- @3 ^, O" W! _! y 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： 5 U! I |& I* b$ N4 v
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 , q3 V9 b9 s6 y( s7 u" s
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 u. C0 X/ a4 l8 k# d
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 _: k7 A ?. T( |' Q' D$ h! |
它们具体是做啥工作的呢？
6 J/ V8 G& ^) S4 [0 K Z5 \7 E: K2 J' q 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。 5 f* O' P; N1 d& B1 g3 Z+ L, X( n
( }- e+ S' B* Q3 M+ m- ~ 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。 ~1 \& e* G6 `7 P3 _0 {- m9 w
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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。
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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。 1 `6 ~" Z5 r' R d
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。 ( W5 G- R% g( u1 ^4 [' Q9 s
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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。
4 ^- _/ b: o6 `' @$ c7 ? 超级钢
) p2 g, O- [& C: R 那超级钢又是什么呢？ 8 Z# M: K4 S- E
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。 + X5 |5 s' c) ?
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。
9 l+ k7 v7 i: L( Y2 O2 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%。
2 T: y1 W1 E% d2 y2 O 2200兆帕是什么概念呢？
6 \- e: V4 E: U H5 i; { 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。 - I: b7 E7 e/ i9 T% ~
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。
6 M6 ?9 n+ Z( j0 d }+ M5 m 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。 f5 ^! Z" o) k/ J6 x" I. O/ C
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采用高强钢板有啥好处呢？
5 A0 p; R& V5 h; T 简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。
3 G+ z3 a8 V2 O7 k/ u, b 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。 }* _1 G/ s3 L+ U
6 e4 Z% j; J( l0 |# X 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。
" E. A" `0 U. U0 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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9 X/ M+ s) w9 D2 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。 / e1 f1 j2 J$ Q* e+ T; s
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。
4 z2 c# W- T, _' _; ~+ P& }, u* I 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 @+ L5 N. i9 k# N
国产钢发展' s0 x' P' ~1 D" }
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。
! r3 m- f4 V% u 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 R7 U5 `' p% p) V# Z% s& f" N3 q
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。 ; T4 @# B' {5 i
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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？ & L4 a7 T; T+ ~( v8 V+ K, D
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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* A: N* T+ @; ? S 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。
: F7 L+ ~6 X- G) ~. c 毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ 1 T$ d' O2 I& l* p, d2 H6 p* ]8 K
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。 3 \) Z0 I, p- G3 [1 g
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。
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最后小鲸想说： $ g% K! U# z2 V s
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。 7 f" t* ~6 ~. K* P1 Y/ `* u: n
/ n/ @+ D0 I4 ]$ n% e' ^6 c) q 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。 2 d6 c Q8 v# W( h$ A; r
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!
1 w S9 v$ z6 ^. `7 ` 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。
8 d0 Q# ^$ W+ B# _3 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。 2 h4 `1 P8 j% k% o+ z M! g3 L. }
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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; d/ v- z; s4 S' x* [. i1 b9 u 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。 6 T! g) P- K% A: x/ Q& G9 \" H
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