科普：关于“超级钢”的那些事儿

发布时间：2024-01-03 浏览人数：8

最近半年来看到了很多关于我国在“超级钢”领域取得重大突破的报道，主要成果是我国科研工作者研制出了屈服强度2200兆帕、均匀延伸率16%的新型“超级钢”，除了具有优异的强度与延展性，该钢还有两大优势。第一，原料成本低。其成分为普通的中锰合金钢，含有10%锰、0.47%碳、2%铝、0.7%钒，并没有通过大量使用昂贵的合金元素来提高强韧性；第二，该钢是通过工业界通用的加工方法制备，工艺简单成熟，易实现规模化生产。

先进轧钢生产线

我国科技工作者取得这样先进的世界性科研成果，作为老工程师的小编也是与有荣焉，不过后续的有些报道就显得不够专业了，好多人都说比欧、美、日等国1000Mpa左右的钢材强度高了两倍多，如果用在关键行业与设备上，比如核潜艇制造中性能会有如何大幅度的提升等等。

潜艇用钢的性能要求很高

实际上大家对钢材的牌号与性能了解的不够全面或者说是有些误解，小编虽然不是搞材料方面工作的，但也接触过一些相关内容。核潜艇包括航母等设备上的特种钢与一般工业用特种钢性能要求差异很大。可以说潜艇用钢是低合金高强度钢中性能要求最严格的一类钢，主要有高屈服强度、高韧性和高抗爆性、良好的焊接性、良好的耐海水腐蚀性能和抗低周疲劳性能等。

世界主要国家潜艇用钢性能对照表

如上图所示的世界主要国家潜艇用钢性能对照表，可以看出俄罗斯水平是目前最高的，其屈服强度也不过1200Mpa。但事实上在上世纪五、六十年代，包括我国在内，很多国家就已经研制出了屈服强度在1600Mpa以上的特种钢材，如美国300M钢、我国35Si2Mn2MoVA钢等。但它们为什么都没有用于潜艇壳体制造呢？首先、一个焊接性能良好就把大多数高强度钢淘汰掉了，尤其对于潜艇壳体来说，通常要采用60mm以上的厚板焊接。

潜艇与航母应用焊接厚钢板多

焊接性能好的钢种几乎全是含碳量0.2%以下的低碳合金钢。而我们新研制的“超级钢”含碳量0.47%已经属于焊接性能一般的中碳钢。单凭这一点基本上就告别潜艇壳体制造了，另外潜艇钢还有低磁性或无磁性要求以及耐海水腐蚀性、低疲劳性等。这也是很多高强度钢的普遍弱点。所以到如今潜艇壳体制造所能用特种钢的强度也是大幅度落后于一般工业用特种钢的。不过我国超级钢高延展性的优点倒是特别符合潜艇与航母的要求。

汽车行业已广泛使用高强度钢

虽然我国的“超级钢”很难用在潜艇、航母等重大装备制造上，但若能够用于产能庞大的汽车生产中，一定是大有作为的，因为它的性能与成本还是大大超越目前主流的高强度汽车钢板的。而且用于汽车的2mm以下薄板焊接要比潜艇上厚板容易得多，焊接标准更容易满足。另外建筑行业广泛使用的低合金高强度钢目前屈服强度最高仅在600MPa上下，比如当年奥运鸟巢使用的Q460，这个领域里，“超级钢”也是有远大前程的。



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