钢铁

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1 拼音

gāng tiě

2 注解

地壳中铁主要以氧化物、硫化物和碳酸盐形式存在。重要的矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(FeO·Fe2O3)、褐铁矿(Fe2O3·2Fe(OH)3)、菱铁矿(FeCO3)和黄铁矿(FeS2)等。

欲将铁矿石中的铁提炼出来,可置铁矿石于高炉中冶炼,冶炼过程实为还原反应,以焦炭为还原剂,再加一些石灰石和二氧化硅等作助熔剂。冶炼时先将处于高炉下层的焦炭点燃,使其生成CO2,CO2灼热的焦炭起反应生成CO,反应可表示如下:

C O2→CO2

CO2C→2CO

一氧化碳气体能将铁矿石中的铁还原出来

Fe2O33CO→2Fe 3CO2

由于炉中温度很高,还原出来的铁被熔化为铁水,铁水可从高炉中放出。因为在炉中铁水和碳接触,铁水中含碳量较高,约有3%~4%,这种铁称为生铁。生铁性脆,一般只能浇铸成型,又称铸铁。生铁中还含硫、磷、硅、镁等其他杂质。处于熔融状态的铁水,其中碳以Fe3C的形式存在,待铁水慢慢冷却,Fe3C则分解为铁和石墨,此时的铁其断口呈灰色,故称灰口铁。若将熔融的铁水快速冷却,Fe3C来不及分解而保留下来,此时铁的断口呈白色,称白口铁。白口铁质硬且脆,不宜加工,一般用来炼钢。灰口铁柔软,有韧性,可以切削加工或浇铸零件。若在铁水中加入0.05%镁,使生铁中的碳变成球状,得到的是球墨铸铁。球墨铸铁可使灰口铁的强度提高一倍,塑性提高20倍,它具有高的强度、塑性、韧性和热加工性能,又保留了灰口铁易切削加工等优点。由于球墨铸铁的综合性能好,在工业上得到广泛应用。

从高炉冶炼得到的生铁,含铁约95%左右,要得到纯铁(含铁99.9%以上)可采用电解还原铁盐的方法。纯铁是银白色且有金属光泽,性软,有延展性,熔点为1535℃,沸点为3000℃。纯铁除了作为分析试剂外,其他用途很少。纯铁在室温下是体心立方结构,称为α-Fe。将纯铁加热,当温度到达910℃时,由α-Fe转变为γ-Fe,γ-Fe是面心立方结构。继续升高温度,到达1390℃时,γ-Fe转变为 δ-Fe,它的结构与α-Fe一样,是体心立方结构。纯铁随着温度增加,由一种结构转变为另一种结构,这种现象称为相变发生结构转变时的温度称为相变温度。钢铁是铁和碳的合金体系总称。其特点是强度高、价格便宜、应用广泛,钢铁约占金属材料产量的90%,是世界上产量最大的金属材料。钢铁中含碳量大于2.0%的叫生铁,小于0.02%的叫纯铁,在这两者之间的称为钢。钢中含碳量小于0.25%的称低碳钢,介于0.25%~0.60%的称中碳钢,大于0.60%的称高碳钢。

所谓炼钢,其实质是控制生铁中的含碳量达到钢的要求,同时除去危害钢的性能的一些杂质,如S,P等。若想得到特殊性能合金钢,当然还要加入一些其他金属

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