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標題: 僅厚0.015毫米，用手一撕就會破的鋼鐵，能當飛機的保命符？ [打印本頁]

作者: twq19810302 時間: 2023-12-22 11:04
標題: 僅厚0.015毫米，用手一撕就會破的鋼鐵，能當飛機的保命符？
本帖最后由 twq19810302 于 2023-12-22 11:05 編輯

鋼鐵在很多人眼里都是堅不可摧的存在，但你知道嗎，有一種鋼用手就能撕開，還是打造“國之大器”的不二之選？

手撕鋼工藝要求苛刻

2021年山西太鋼集團生產出了一種“手撕鋼”，學名為不銹鋼箔材，屬于精密不銹鋼帶鋼的一種。厚度僅為0.015毫米，是A4紙的四分之一。也正是因為這樣的厚度，手撕鋼能夠被多次對折而不斷裂，可以直接用手像撕紙一樣撕開。

這種手撕鋼在國防、醫療等多個領域，都是萬金油一般的存在，因為我國之前沒有自主研發生產的能力，每年還需花費上億美元從國外進口。

1998年，中國就建設了精密帶鋼生產線。但是在2012年之前，最多都只能軋出0.1~0.5毫米的鋼板。直到2016年，山西太鋼才正式成立了手撕鋼項目。
手撕鋼制造的原理其實并不復雜，它的過程只是將一塊厚鋼板通過設備壓擦成超薄的鋼箔，聽起來就像是搟面團一樣簡單。但實際上，制造不銹鋼箔并非易事，它面臨著變態的技術要求。厚度精度的要求必須控制在0.001毫米以內，而寬度精度需要在0.1毫米范圍內保持穩定。

此外，表面粗糙度的要求也極高，對晶粒度的控制同樣嚴格。例如，對于厚度小于0.025毫米的不銹鋼帶材，晶粒度必須達到7~9級，因為這直接影響到其拉伸強度、韌性和塑性等機械性能。

由于鋼材的物理性質，這個過程具有一定的困難。

首先，在不銹鋼帶進行冷軋時，經過設備處理后會變得更加堅硬。冷軋過程中的變形越大，加工硬化程度就越高，因為分子之間的距離很難被壓縮，這限制了鋼材的最小厚度。

第二個原因是，在生產特定厚度規格的不銹鋼帶時，厚度的變化會受到寬度的影響。當寬度增加時，厚度的變化變得不均勻，擠壓過程會產生復雜的內部應力，可能導致鋼箔的厚度差異和失效。
此外，生產超薄鋼箔需要確保其厚度和寬度的均勻性，同時還要保證表面的光滑度和平整度。因此，在采購3毫米厚的鋼板時，對冶金和加工的要求非常高，不能有任何劃痕或損傷。

手撕鋼生產過程如此多艱

通過嚴格控制軋制過程以及采用特殊工藝，供應商可以降低手撕鋼的缺陷率。目前常用的工藝方法是采用20輥可逆式冷軋機組，該機組中裝有20個軋輥，一次進入可以連續進行20次壓制。由于是冷軋工藝，鋼箔在壓制后會變得硬，因此需要進行光亮退火處理。
光亮退火處理是指將鋼箔放入加熱裝置中加熱，然后在密閉空間中自然降溫，避免與空氣中的各種氣體發生化學反應。這種處理可以使鋼箔變得更加軟性，便于連續冷軋。

為了提高不銹鋼的冷軋成材率，工藝流程包括軋機、光亮退火機組、拉伸矯直機、準備機組、橫切機組和脫脂機組等機組。在這些機組中，研究人員設置了準備單元，并通過刷油來提高軋件的表面光潔度，以確保表面質量的光滑。
更重要的是，軋輥每軋一次，就要重新配比一次，這其中的排列組合有成千上萬種，加上錐度、凸度等變量因素，操作人員需要從這上萬種輥系配比中不斷摸索，才可能得出一個能夠軋制出手撕鋼的合適配比。

技術研究往往就是這樣一場“拉鋸戰”，并不能指望一蹴而就，無數次的退火實驗，失敗的次數更是多的數不過來。然而，研究人員還是憑借堅定的信念笑到了最后。

2018年，我國終于生產出了世界上第一個厚度為0.02毫米的超薄手撕鋼，一躍成為手撕鋼領域首屈一指的“大佬”。但研究人員沒有就此止步，他們繼續經過了1000多個日夜，711次反復試驗后，成功做到了將鋼材壓成了0.015毫米的箔材。這是世界上最薄的不銹鋼，可廣泛應用于高端制造領域和軍工航天業。

比如用這種手撕鋼可以制成一種即時加熱的新型復合材料，為飛機機翼快速除冰，不僅大大降低了能耗，還能減少飛機升空掛冰帶來的安全隱患。

薄如蟬翼，但能做很多

手撕鋼極高的技術指標要求，也使得其在性能上表現出色。尤其是其耐腐蝕性和穩定的理化特性，在多個領域得到廣泛應用，如航空航天、電子元件、精密加工等。

如今山西太鋼集團是全球唯一可批量化生產寬幅超薄不銹鋼精密帶鋼的企業，一噸常規鋼材板的價格大概是兩萬元，而0.015毫米厚的手撕鋼一噸的售價是200萬元左右。如此高昂的價格，并沒有對它的銷路有半分影響，許多國際企業都爭相采購。

比如我們都比較熟悉的蘋果公司。2015年，國產精密不銹鋼帶鋼材料通過了蘋果公司的認證，成為了制作蘋果Logo的材料。蘋果手機Logo之所以有一種似鏡面非鏡面的效果，就是因為手撕鋼的材質特性。

精密不銹鋼帶鋼在未來的折疊屏手機上也有廣泛的應用前景。三星折疊屏手機的問世，使折疊屏手機走進了大眾視野。盡管目前手機市場主流還沒有折疊屏手機的一席之地，但各個手機制造商都在積極研發，并投入大量精力。這種精密帶鋼與柔性屏幕的完美結合，將使得手機屏幕能夠折疊約20萬次而不出現斷裂。
這一技術的突破將為手機設計帶來巨大的創新空間，用戶可以享受到更大屏幕的展示效果，同時又能夠在需要時將手機折疊成更小、更便攜的尺寸。

在航空航天領域，手撕鋼的高強度和輕量化優勢使其成為理想的材料選擇，可以用于制造輕質、高強度的航空部件，有效提高航空飛行速度和減少燃油消耗。

除此之外，手撕鋼還在諸多領域中發揮著重要作用。在建筑領域，手撕鋼可用于制造建筑結構材料，例如橋梁、高樓大廈和鋼結構屋頂。在醫療器械領域，手撕鋼可用于刀片、鉗子和外科手術器械等醫療設備的制造。在紡織品領域，手撕鋼可以用于制造纖維和布料，提高紡織品的強度和耐用性。

手撕鋼的出現只是材料科學研究的開端。我國科研人員將繼續致力于推動材料科學領域的研究，創造更多世界領先水平的高性能材料。未來，我們有理由相信我國將在新材料、新技術以及新裝備等方面取得更多突破。

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