又一个世界第一！中国“超级钢”问世，意义重大

点击：作者：小旋风来源：国科环宇微信号发布时间:2022-01-09 10:21:00

据《科技日报》1月5日报道，世界首创用100吨电炉冶炼工艺生产的高强高韧低密度钢板在中信泰富特钢集团江阴兴澄特种钢铁有限公司问世，并且轧制出首批钢板。这是兴澄特钢联合北方材料科学与工程研究院团队，第二次成功实现该产品大规模工业化生产技术，也是双方基于2016年40吨电炉冶炼工艺生产实践后取得原创攻关的再创新，标志着我国成为世界上唯一掌握大规模生产高强高韧低密度钢技术的国家。

高强高韧低密度钢比常规高强钢的密度降低10%以上，具备良好的强韧性，其比强度、比刚度可与钛合金媲美，这一重大突破将为车辆、船舶、航空、航天、建筑等领域提供极为重要的新型轻量化材料，有着广泛的应用前景，具有重大的战略意义，这一重大工艺技术突破使我国在高强高韧低密度钢的工业化生产技术领域处于国际领先水平。

据了解，目前国际上其它国家的同类项目还均处于实验室阶段，技术“瓶颈”多年来一直未能突破——2005年、2015年日本新日铁和韩国浦项钢铁都分别进行过工业化试制，但一直未见成功，美国的相关项目也远未完成。

那什么是“高强度高韧性低密度钢”呢？众所周知，铁的密度是7.85克/cm³也就是7.85吨/立方米，铁经过冶炼和化学成分调整，重量在7.8~7.9吨/立方米，合金含量越高就会略微的重一些，因为很多合金如：铬、镍、钼、钨…等都是高密度金属，所以有些高级合金钢就会略重，比如说：高速切削钢w18cr4v就要比最普通的建筑用钢材Q235略微重一些，但总体重量都在7.85吨/立方米左右，而低密度钢就是要将密度降低10%以上，达到7吨/立方米左右。

都知道美国的SpaceX的星舰，它的外壳就是用不锈钢制造的，但不是咱们平时见到的普通不锈钢，它使用的是301不锈钢。采用不锈钢建造星舰的原因其实也不复杂：一是成本考虑，碳纤维130美元/公斤，铝合金40美元/公斤，而不锈钢只要4美元/公斤；二是不管冷热环境，不锈钢还都有更好的强度和韧性，它的熔化温度很高，大约是1500摄氏度。而且在低温下，不同于大多数钢会变脆，301不锈钢反而更坚固，使用301不锈钢实际上具有相同的有效强度，跟高级复合材料或者铝锂一样。

对于全回收火箭，由于返回时防热的需要，大部分碳纤维火箭由于耐温性较差，因此需要更大的厚度，所以其实都是会重于不锈钢火箭的。还有就是焊接不锈钢非常容易，这样重复使用的维护费用也较低，还便于快速生产和安装。而我们今天试制成功的这种新型钢材，无疑将比星舰的不锈钢具有更加强大的性能以及焊接加工及维护特性。不仅体现中国科技进步迅猛，同时也标志着未来我们的可回收火箭上，材料技术方面已经有了储备，与国外对手的差距在不断减小，这才是小步伐的技术革命。

此外，航母作为在海上行驶的巨无霸平台，所使用的钢材种类多种多样，最主要的是低磁钢，是特种钢的一种，是专门用于建造航母舰体使用，高强度耐腐蚀。美国制造航母所用钢材强度一般在850兆帕左右，他们用于制造航母的钢材有两种，一种是HY系列特种钢材，另一种是HSLA型钢材。例如：美国的尼米兹级航母飞行甲板就主要由50毫米厚的HSLA-80钢板组成的，长332.9米，宽76.8米，型深30.64米，吃水11.5米左右。而HSLA型钢材是美国在八十年代研制成功的新型高强度、高韧性结构钢。

据悉，目前该型钢已部分或全部取代HY-80钢用于建造大型水面舰艇，也就是说当前美国新建造的水面舰艇基本上都是用这种钢材制造的。不过要解决钢材质量轻的问题，就很矛盾了。钢铁除了碳硅锰磷硫这五大基本元素外，要想达到很高的理化性能指标就需要添加铬、镍、钼、钒…等金属进行冶炼融合形成金属链，提高强度和耐腐蚀性能，但是加了这些金属就不可能降低重量…所以，在很长时间各国冶金专家们都没有解决这个矛盾。2020年美国计划未来5年内投入2000万美元进行适合于工业化的低密度钢成分体系研究，项目预计要2025年才能完成。

此次我们生产出来的高强高韧低密度钢，如果未来我军战舰都用它来建造，在降低了自身的重量后，燃气轮机的输出功率将会用于提高航速和发电，节省下来的燃油还将用于提高航程，所以这种钢的研制成功有着广泛的应用前景和重大的战略意义！