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序言
" i* |3 h( v3 }' {4 Z# M 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。
. m" R1 ]* k k 那么什么是超级钢？它到底厉害在哪里？
3 K6 |2 H# z! k/ N 这一期小鲸就来跟大家聊聊这个超级钢。
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" x" S4 R& H$ E. t$ Z1 Q7 B 钢铁炼成过程# Q' r% z8 Q4 |
首先呢先来科普下钢铁是怎么炼成的。
! ]) U7 ] k7 a+ \ 钢铁的炼制呢，一般分成下面几个步骤： + C; k5 w$ ]) v1 }
首先咱们要有原材料啊，对，就是铁矿石和煤。 4 e5 E( R: S" a9 m
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。 # T0 B5 }" L+ @- r n5 w6 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。 $ e. P4 U: Y3 c
它们具体是做啥工作的呢？
. t+ N- p6 a' ]+ z 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。
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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。
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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。
m: Q. O. P% X7 ] 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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' S5 u9 L' H6 \% p 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。 ) x5 N9 j. v' j1 j5 H
超级钢* K+ ~7 k4 F8 V9 O& w4 s! C0 U9 L& X
那超级钢又是什么呢？ 7 \9 K, _5 F y; l7 d" S" J% d
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。 5 l X- K* Y3 G$ i+ D
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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1 Q# I/ w) n7 Z \3 }% p# w4 x: S 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。 7 c0 ]* H. [9 a4 z& G) Y
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%。 7 m" Z2 C" w# w* z# _
2200兆帕是什么概念呢？ , K/ @0 o& A, ~! @/ r
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。
5 v! I% F- ^, u 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。 2 d( y% C$ P9 U9 @! K, U2 G2 R
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。 % x5 K1 Q1 K8 ~: z9 N. G2 c* m/ m
% @9 Z8 } B! t3 z% `6 r3 @ 采用高强钢板有啥好处呢？ + ^6 y+ N. y: E9 {# e
简单说可以减轻船体重量，增加抗弹能力。 : |- o6 n6 F. n) N+ R: C1 Z- 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。 , H- V2 p1 y# U$ ~: I$ e
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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。 9 W. _- z% _" B& L% p6 m1 Z- r- |
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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3 t5 s/ C& }: K( g: N5 k 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。 ; h3 Y$ ~3 [2 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。 : f3 K+ F3 u5 a3 n* ]4 c
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% Z! c1 x$ Q2 F% M* f: B
国产钢发展 t! l% X( G6 n6 j6 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。
8 B* ]* v# R" Z& R: o% q 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。 $ m/ L/ _( }0 }
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？ 3 j3 H; B/ j* D- [7 s
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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& X7 y' N' a% i+ L1 d9 o 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。 % X# T2 B7 t X5 X3 Y) d
毕竟咱们做科普的也要严谨点嘛！ * e; I" n; @. l( t: c9 I9 o
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。
5 n" l3 p3 M- B4 g$ o( Z& [ 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。 # j- I2 [! C" u$ F7 v
感悟
8 \( [7 z4 ?0 J" L' {* W 最后小鲸想说：
$ c( D+ L% u1 m/ ?4 X2 l8 { 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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" _) ~& E3 r$ y0 V- i$ M. y; i 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。 & i+ y; Z4 x9 x" w
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!
, }* u! J& V5 ^2 R 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。 ; H5 y8 u- _/ [ Q" q$ d" R
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。
7 M4 z5 z4 p; E 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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