科普：關於「超級鋼」的那些事兒

07-18

最近半年來看到了很多關於我國在「超級鋼」領域取得重大突破的報道，主要成果是我國科研工作者研製出了屈服強度2200兆帕、均勻延伸率16%的新型「超級鋼」，除了具有優異的強度與延展性，該鋼還有兩大優勢。第一，原料成本低。其成分為普通的中錳合金鋼，含有10%錳、0.47%碳、2%鋁、0.7%釩，並沒有通過大量使用昂貴的合金元素來提高強韌性；第二，該鋼是通過工業界通用的加工方法製備，工藝簡單成熟，易實現規模化生產。

先進軋鋼生產線

我國科技工作者取得這樣先進的世界性科研成果，作為老工程師的小編也是與有榮焉，不過後續的有些報道就顯得不夠專業了，好多人都說比歐、美、日等國1000Mpa左右的鋼材強度高了兩倍多，如果用在關鍵行業與設備上，比如核潛艇製造中性能會有如何大幅度的提升等等。

潛艇用鋼的性能要求很高

實際上大家對鋼材的牌號與性能了解的不夠全面或者說是有些誤解，小編雖然不是搞材料方面工作的，但也接觸過一些相關內容。核潛艇包括航母等設備上的特種鋼與一般工業用特種鋼性能要求差異很大。可以說潛艇用鋼是低合金高強度鋼中性能要求最嚴格的一類鋼，主要有高屈服強度、高韌性和高抗爆性、良好的焊接性、良好的耐海水腐蝕性能和抗低周疲勞性能等。

世界主要國家潛艇用鋼性能對照表

如上圖所示的世界主要國家潛艇用鋼性能對照表，可以看出俄羅斯水平是目前最高的，其屈服強度也不過1200Mpa。但事實上在上世紀五、六十年代，包括我國在內，很多國家就已經研製出了屈服強度在1600Mpa以上的特種鋼材，如美國300M鋼、我國35Si2Mn2MoVA鋼等。但它們為什麼都沒有用於潛艇殼體製造呢？首先、一個焊接性能良好就把大多數高強度鋼淘汰掉了，尤其對於潛艇殼體來說，通常要採用60mm以上的厚板焊接。

潛艇與航母應用焊接厚鋼板多

焊接性能好的鋼種幾乎全是含碳量0.2%以下的低碳合金鋼。而我們新研製的「超級鋼」含碳量0.47%已經屬於焊接性能一般的中碳鋼。單憑這一點基本上就告別潛艇殼體製造了，另外潛艇鋼還有低磁性或無磁性要求以及耐海水腐蝕性、低疲勞性等。這也是很多高強度鋼的普遍弱點。所以到如今潛艇殼體製造所能用特種鋼的強度也是大幅度落後於一般工業用特種鋼的。不過我國超級鋼高延展性的優點倒是特別符合潛艇與航母的要求。

汽車行業已廣泛使用高強度鋼

雖然我國的「超級鋼」很難用在潛艇、航母等重大裝備製造上，但若能夠用於產能龐大的汽車生產中，一定是大有作為的，因為它的性能與成本還是大大超越目前主流的高強度汽車鋼板的。而且用於汽車的2mm以下薄板焊接要比潛艇上厚板容易得多，焊接標準更容易滿足。另外建築行業廣泛使用的低合金高強度鋼目前屈服強度最高僅在600MPa上下，比如當年奧運鳥巢使用的Q460，這個領域裡，「超級鋼」也是有遠大前程的。