我國已經研製出超級鋼是真的嗎?

胖胖212949296


最近一年來,有一則假新聞鋪天蓋地:中國屈服強度為2200MPa的超級鋼研製成功,比美日發達國力高出一倍。使我國核潛艇下潛深度達到900米。

這則假新聞中還稱,在央視節目《原來如此》中,詳細介紹了這種超級鋼。

而我剛好看過那期《原來如此》,節目中的所謂的超級綱,並非2200兆帕,而是不到500兆帕的鋼材。

另外,《科學》雜誌刊登的,是抗拉強度2200兆帕硬質合金。而不是屈服強度2200兆帕的超級剛。【抗拉強度與屈服強度是兩個完全不同的概念】這種抗拉強度2200的硬質合金,難以焊接,耐腐蝕性差,不能用來生產潛艇外殼和航母甲板,只能用來做車刀的合金刀頭,用途十分狹窄。


不過,最近幾年,我國確實在鋼材領域取得突破。

鄭州永通特種鋼材研製的S600E特種不鏽鋼,屈服強度達到600兆帕。

鞍鋼生產了690兆帕的航母用鋼。寶鋼為新型潛艇生產了1000兆帕的特種鋼。

張召忠教授也稱,中國也是在最近幾年,剛剛研製出新型潛艇使用的特種鋼。張教授所言的,就是1000兆帕的超級鋼。


以美國為例,航母和弗吉尼亞級核潛艇使用的是屈服強度為550兆帕的HY—80特種鋼。海狼級核潛艇使用的是屈服強度690兆帕的HY—100特種鋼。

中國最新型潛艇使用的特種鋼屈服強度突破1000兆帕,大幅度超越美國最新型弗吉尼亞級潛艇的550兆帕,這一點是真實的。

並且,中國最新型核潛艇採用最先進的無軸泵噴技術,靜音性能也超越美國最新型核潛艇。

下潛深度和靜音性能均領先全球,使我國擁有世界上隱蔽性最佳的核潛艇,成為真正的大洋黑洞。


楊朱學派


題主所說的“超級鋼”不知是否指的是“屈服強度為2200MPa的特種鋼”?如果指的是這種特種鋼,那就先來說說消息層面的內容。根據學術期刊《科學》雜誌2017年8月刊登的消息:中國成功研製出了屈服強度高達2200MPa的“超級鋼”,並實現了批量生產。這則消息並不準確,實際上就是一則假消息:2200MPa可不是屈服強度,指的是抗拉強度。兩碼事,不能混為一談。

D&P鋼是由北京科技大學、香港大學、臺大的青年科學家聯合研發的特種鋼,它的抗拉強度為2200MPa,延伸率大於15%。至於這是《科學》雜誌的誤解,還是國內部分媒體的故意誤導,這就不得而知了。結果造成了很多人認為是“屈服強度2200MPa”,但實際上在他們的論文中明確的寫著“抗拉強度2200MPa”。網上某些自媒體為了吸引眼球,根本就不考慮真相,諸如“讓美德日俄自嘆不如”、“打臉日本”、“讓美國歎服”之類的文章鋪天蓋地,更可笑的是竟然把S600E與D&P鋼弄成了一種東西。

也有人稱“將使我國潛艇能夠下潛到900米,甚至更深”,即便是屈服強度真的達到了2200MPa,就一定能用在潛艇上了嗎?建造航母、潛艇用的特種鋼可不只有屈服強度這一個指標,艦艇用鋼需要的是綜合性能,擁有8大基本指標,包括:屈服強度、高韌性、抗爆性、焊接性能、耐腐蝕性能(海水)、抗疲勞性能、抗衝擊能力等。這8大指標,哪個達不到也不成:無法實際使用。比方說:焊接性能差,那麼造航母或者是潛艇就無法使用——焊口容易出問題。

印度航母就曾經曝出來焊接問題,一度耽誤了建造,印度是因為焊接技術的問題,還不是材料的問題。換句話說就是,造潛艇、航母用特種鋼考慮的不只是屈服強度,也不是屈服強度越高越好,即便是屈服強度為2200MPa,其它指標達不到要求,也是白搭——用不了。選用何種鋼材,需要對各方面的指標進行綜合考量,取其最優者。比如說18Ni(350級)馬氏體時效鋼,它的屈服強度至少能夠達到2400MPa,但是它的抗衝擊能力達不到要求、韌性差,在潛艇製造中就無法使用。



我國的航母、潛艇用特種鋼全部由我國自主生產,其中在國產第一艘航母的建造用鋼中,鞍鋼擔負了70%的航母用特種鋼,包括航母甲板鋼、球扁鋼等關鍵型號鋼材。鞍鋼產的航母用特種鋼的屈服強度為690兆帕,完全符合航母用鋼要求。2008年6月25日,《寶鋼日報》報道稱,“屈服強度1100兆帕的超高強度鋼日前在寶鋼研製成功,並實現批量供貨”。根據央視的報道,2013年8月,鞍鋼就已經完成了為首艘國產航母提供甲板鋼、球扁鋼等關鍵型號鋼材的任務。另外,我國已經在039B型常規潛艇上使用了屈服強度達1000MPa的國產特種鋼材。



即便是同一種鋼材建造出來的潛艇,它的下潛深度也不同:差距很大。美國的HY80和HY100是美軍潛艇、航母的主要結構用鋼,HY80的屈服強度為550,洛杉磯級核潛艇用的就是這種鋼材,弗吉尼亞級攻擊型核潛艇用的也是它。但是“洛杉磯”級核潛艇的早期型下潛深度只有300米,後期型卻高達450米。決定潛艇耐壓殼的性能高低的因素,除了鋼材本身的性能之外,還有很多其它方面的影響因素,比如潛艇外型、彎板技術、焊接技術等等。所以說,僅從材料問題上去找差距的原因,並不可取:材料只是決定性能的因素之一,並非全部。



HY100的屈服強度690MPa,美國海軍的“海狼”級攻擊型核潛艇用的就是HY100鋼。至於美國的HSLA80、HSLA100這兩種特種鋼,屈服強度分別與HY80、HY100相當,但是它們的其它性能更好,比如說焊接性。目前,美國海軍潛艇、航母的建造已經開始大量應用這兩種特種鋼。至於有人說“潛艇耐壓殼用特種鋼的屈服強度需要達到1100兆帕之上”,不知道這是哪來的根據。根據資料,只有俄羅斯潛艇用特種鋼的屈服強度達到了1175MPa,美國的HY156、日本NS110的屈服強度為1078MPa。還有一點需要說明,這些國家並不是都用的屈服強度最高的特種鋼。

世界主要國家潛艇用鋼性能對照表


儒道之主


是真的,我國近期研發成功了屈服強度為2200兆帕的超級鋼材,這使得我國在這一領域走在世界之前,他對於我國的潛艇作戰能力提高有著很大的價值。

圖為使用了NS110超強度鋼材建造的蒼龍級潛艇。


眾所周知,潛艇能夠有多大的最大作戰深度,和他採用了什麼材料製造耐壓艇體是分不開的,如果使用鈦合金材料,那麼可以潛深到800米的深海之中,目前這一深度很難被聲吶探測和鎖定,潛艇可以從容作戰,但是如果不用稀少的鈦合金去製造潛艇,那麼還可以用什麼呢?那就是大屈服強度的鋼材。

蒼龍級潛艇的最大作戰深度在常規潛艇中算是比較拔尖的。


比如,日本的蒼龍級潛艇就使用了屈服強度為784兆帕的NS80型鋼材和屈服強度為1080兆帕的NS110型超高強度鋼材。這使得蒼龍級潛艇最大下潛深度達到了400米以上,在這個深度上雖然還是可以被探測和攻擊,但是作為噸位不大的單殼體常規潛艇,能有如此潛深已經實屬不易了。而且就橫向來看,我國也是近年來才開始在潛艇上運用屈服強度達到1000兆帕的鋼材,此前因為焊接技術的限制,只能加工750兆帕的鋼材。

我國在039B型潛艇上首次使用屈服強度達到1000兆帕的鋼材。


而在新的2200兆帕鋼材誕生後,我國完全可以藉此研發出潛深超過600米,直至800米的超大潛深潛艇,這個深度就連普通的魚雷都不能威脅到潛艇,因為魚雷的強度所限,也有最大作戰深度的限制,目前我國魚雷中的魚10型魚雷最大作戰深度可達1000米,其他魚雷都沒有這個深度。當我們使用2200兆帕鋼材和魚10魚雷組成新一代攻擊核潛艇後,潛艇戰的主動權和形勢都將發生變化,在這個深度,我們可以從容作戰,可是對手就只能抓瞎了。




海事先鋒


迷彩虎軍事為您回答。其實就在去年八月份,由我國香港大學,北京大學、臺灣大學的青年科學家組成的科研團隊,成功研發出了一款超級鋼,屈服強度達到了世界最強的2200兆帕。

民用船隻使用的鋼板屈服強度只要250兆帕就能滿足需要。普通軍艦的鋼板能達到300兆帕就算達標了。而需要承受重型艦載機起降的航母甲板,使用的鋼板就要達到800兆帕以上。潛水艇用鋼的要求最高,需要達到1100兆帕之上,才能保證深度潛航時不被海水給壓扁壓碎。我國“超級鋼”2200兆帕的超強屈服強度,是西方潛艇用鋼強度的2倍之多,今後如果使用這款“超級鋼”,我國潛艇將成為真正的深海殺手。

我國研發的超級鋼性能這麼驚人,成本卻並不太高,只有航空工業常用的馬氏體時效鋼的五分之一。所使用的主要原料都是常見的合金元素,並且使用冷軋、熱軋、熱處理等常規工業製備工藝,並不需要特殊的加工工藝製備,可進行大規模工業化生產。東西好還不貴,典型的“中國製造”。除此之外,在750攝氏度環境下對超級鋼施壓,能讓兩塊鋼板表面的微粒相互滲入,密切的接合在一起。可塑性是普通鋼鐵的兩倍,接合後的鋼板沒有任何焊接痕跡,也不會發生強度劣化。將大大提高各種超級鋼加工產品的質量性能。

當年日本最早提出了超級鋼概念,不但沒有研製出來,還爆出了神戶制鋼長期篡改數據生產次品的醜聞。其他科技強國的超級鋼還都在實驗室裡。而我國是全球第一個也是唯一一個實現了超級鋼工業化生產的國家。寶鋼、鞍鋼等已經實現了超級鋼熱軋帶鋼的工業試製和生產,批量生產了百萬噸的超級鋼。一汽已經將超級鋼用於汽車製造。

隨著產能的不斷提升,今後超級鋼還將用於高鐵、造船、機床、建築和航天等諸多領域。相信我們普通民眾的生活也能用上超級鋼。在這裡,虎哥要感謝這些偉大的中國科學家和工程師們,因為有你們,祖國的明天會更強,會更好。


迷彩虎軍事


超級鋼是真的,但是這件事情上有個誤區:它恐怕不能用來造核潛艇。


超級鋼這件事情肯定是真的,不僅新華網報道了,相關論文也發表到了全球頂級學術期刊《科學》雜誌上。


北京科技大學、香港大學和臺灣大學聯合研發了一種屈服強度2200MPa,延伸率大於15%的鋼,由於採用了Deformation and Partitioning來同時提高鋼鐵材料強度和韌性的新工藝,又被稱為D&P鋼。但是嚴格地來講,這種鋼的名字還沒有定下來,而從發表實驗室學術論文到實際運用還有一段距離。


而網傳的S600E鋼是鄭州永通特鋼研製的一種屈服強度600MPa、延伸率20%的高強度索氏體不鏽鋼,和屬於中錳鋼D&P的相比,兩者的合金方式完全不一樣。雖然S600E也很好,地震能量吸收能力是日本最高水平的高強抗震鋼的2~3倍,但本質上它和D&P鋼是兩回事。


對於D&P鋼而言,由於包括了10%錳,0.47%碳,2%鋁,0.7%釩等元素,屬於難焊材料,焊接難度大、工藝複雜,技術要求高,所以目前來說恐怕還不能像網傳的那樣用於製造潛艇外殼。


並且由於該成果還處於學術論文階段,還沒有獲得衝擊韌性,疲勞韌性,工藝性,耐腐蝕性,高溫低溫性能,焊接性能等一系列工藝參數。研究負責人之一的北京科技大學羅海文教授也坦言,目前超級鋼只存在於實驗生產線,如果需要工業化生產,還要對現有鋼鐵企業的相關設備進行技術改造,並不能馬上直接生產。

但我們同時也要看到,中國的材料科研正在進步,D&P鋼的確也可以達到論文中的性能,只是現階段還不成熟。畢竟工業化不是一朝一夕的事情,我們不用否定它的優勢,也不必過於樂觀。


最後講一點,對於建造“藍鯨1號”這樣的超級工程裝備以及096新型核潛艇,中國必然也會有適合它們的其它種類“超級鋼”。但由於很多國家都對中國的這項技術虎視眈眈,超級鋼的鍛造方法和工藝參數應該會進行嚴格保密,所以我們不用過度猜測到底D&P鋼會被用在哪裡,在中國材料科研水平不斷提高的今天,總有合適的「超級鋼」被用到合適的地方。



高挺觀點


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。 實際上大家對鋼材的牌號與性能瞭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。

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。而按目前的工業水準,“超高強度鋼”一般是指屈服強度在1370MPa以上,抗拉強度在1620MPa以上的鋼材。比如非常典型的300M鋼,廣泛用於飛機大梁、起落架、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼體和化工高壓容器等,它的屈服強度可以超過1800MPa。另外還有變態的18Ni(350級)馬氏體時效鋼,其屈服強度高達2400MPa甚至更高。 但過這些強度更高和超高的鋼材確無法作為核潛艇與航母這類大型艦艇的主體結構材料使用,原因簡單點說可以用“木桶理論”來解釋,艦艇鋼需要的是綜合性能,它的8大基本指標是不能有短板的,而上述這些超高強度的鋼材都存在或多或少的一些致命短板,比如300M是中碳鋼,它的焊接性能相對較弱,18Ni(350級)鋼則是韌性較差,抗衝擊能力不達標。


資深機械設計師


不過,這兩種超級鋼在軍事上的用途並沒有想象中的那麼大。例如S600E號稱“使不鏽鋼裡有了結構鋼,結構鋼裡有了不鏽鋼”,但沒人會用索氏體不鏽鋼去造潛艇的耐壓殼,也不會去造航母的飛行甲板,原因就在於說的這句話,它並不是很好的結構鋼。而抗拉強度2200MPa的D&P鋼雖然沒有說屈服強度是多少,估計不會低,但是根據組分——10%錳、0.47%碳、2%鋁、0.7%釩來看,碳當量是很高的。碳當量計算方為:C=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]×100%。那麼代入數字之後,可以發現碳當量是2.276%,而碳當量如果在0.06%以上就屬於難焊接合金了,2.276%的碳當量就屬於基本無法焊接的合金,不可能去造潛艇耐壓殼和航母甲板。而且這種鋼沒有含Cr,耐腐蝕性可能一般。

實際上,造潛艇、航母,不是隻看鋼的屈服強度一個指標,而且也不是屈服強度越高越好。例如美國的HY-80和HY-100的屈服強度分別為550和690MPa,國際上類似的鋼材很多,但這兩種鋼至今仍是美軍潛艇和航母的重要結構用鋼。當然,後來採用的是焊接性更好的HSLA-80、HSLA-100,屈服強度分別與HY-80、HY-100相當。美國“海狼”級攻擊核潛艇也才用HY-100鋼,而洛杉磯級、弗吉尼亞級攻擊核潛艇的耐壓殼則是HY-80。潛艇耐壓殼的性能高低除了鋼材本身性能之外,還有艇型設計、彎板技術、焊接技術等等。例如洛杉磯級早期型和後期型都是HY-80鋼,但是早期型下潛深度只有300米,而後期型則達到了450米。

至於美國搞出來的HY-130鋼,屈服強度雖然達到了890MPa,但在艦船、核潛艇上卻基本沒有應用,原因是既貴又難焊接。

我國並不缺與HY-80、HY-100相類似的高屈服強度鋼,所以沒有超級鋼,造潛艇、航母也沒有遇到什麼問題。(S)


聯合防務


超級鋼是個大概念,不否認國內在某些方向有突破,但整體和國外先進水平比仍有欠缺。至於自媒體吹噓的造潛艇武器,那就是胡扯蛋,超級鋼是在某些方面有突出性能,但同樣會存在弱點,現在基本做不了綜合應用,更多是科研或局部應用。


浪漫的祿來福來


這個真沒法證實,但是可以肯定的是特種鋼材這一塊中國沒有落後太多,正在努力研發,還有就是在材料方面中國還是處於落後的,發動機就是一個活生生的例子,不是造不出來,原理形狀都知道但是材料跟不上,所以沒轍!現在科技發展很大程度看的是材料方面


雨落清秋


據《Nature》報道,中國成功研發出一款“超級鋼”,具有最優的強度和延展性的結合,領先於世界。其2200Mpa硬度超越美俄德日兩倍多,並且重量比普通鋼材還輕30%,這對於軍工製造來說意義非凡,足以讓中國新一代核潛艇大步跨越。

通常的低密度鋼成分體系主要有Fe-Mn-Al-C 系、Fe-Mn-Si-Al 系。材料體系中兩個性能常常是相悖的,即強度和延展性之間的對立。金屬材料的強度會隨著位錯密度單調增長,同時延展性隨位錯數目的增多而減弱。但是通過改進合金組分和加工策略可以避免兩種性質對立的局面。因此,如何在溫和的加工過程中利用價格低廉的材料實現高位錯密度下的高延展性是工業應用中亟待解決的問題。

1)其中北技大羅海文發展了一種變形分區策略來解決上述問題。研究人員利用軋製和低溫回火過程將中錳鋼成功發展為超級鋼(10%錳,0.47%碳,2%鋁,0.7%釩)。這其中錳和碳原子都是奧氏體穩定劑,而鋁的作用是抑制了回火過程中滲碳體的析出,釩的加入則可以形成碳化物來增強對滯後斷裂的抵抗性。通過引入大量的可移動位錯,研究人員成功地證明了提高位錯密度能夠同時提高材料強度和延展性。

2)北科大呂昭平通過高密度納米析出相和降低晶格錯配策略,實現高度彌散,完全的共格析出相與基底表現出非常低的晶格錯配和很高的反相邊界能,實現不降低韌性下同時強化合金。研究者製備了一系列鋼,利用Ni(Al,Fe)析出相進行強化,使合金強度提高到2.2Gpa,同時還具有很好的延展性(大約8.2%)。與傳統馬氏體時效鋼相比,析出相的化學成分能大幅度削減成本。

[1] HE BB, HU B, YEN HW. High dislocation density-induced large ductility in deformed and partitioned steels[J]. Science, 2017, 357:1029-1032.

[2] JIANG S, WANG H, WU Y. Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation[J]. Nature, 2017, 544:460-464.


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