纯铁是很松的金属材料,既不可以制碎骨,也不可以铸铁锅、犁锄。但当纯铁中带有一定量的碳后,就变为我们在各层面应用的钢材了。纯铁中含碳量在0.02%之上就变为强度较低的能拔细铁丝、冷轧白腻不锈钢板等用的高碳钢。铁中碳含量0.25%至0.6%的范畴内的钢叫低碳钢,其强度中等水平,可轧成建筑钢材,厚钢板、钉子等产品。铁中碳含量0.6%至2.0%时就变成强度很高的、能制碎骨、模貝等的中碳钢了。低、中、中碳钢合在一起就叫“合金钢”。假如铁中碳成分超出2.0%就变为又硬又脆的可铸铁锅、暧气片、犁等的铸铁了。一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。因此纯铁、钢和铸铁的差别关键就取决于铁中的碳含量的不一样。
在铁与钢的生产制造中,最先是把铁矿砂在炼铁高炉选用碳转变成铁的另外铁中也消化吸收了4.5%—5.5%的碳,随后再把铸铁装进转炉中把碳和别的残渣用co2空气氧化除去减少到所必须的成分,即练成各种各样碳含量的合金钢。据《世界金属导报》汇报的“国际性钢协”统计分析二零零二年上半年度(1至6月)总计在我国中国钢铁产量为8480万吨,居全球第一位;当期全球的十大产钢国顺序排列为:第二名日本国5230万吨级,第三英国4440万吨级,第4乌克兰2840万吨级(独联体为4840万吨级),第5法国2240万吨级(欧盟国家15国累计8040万吨级),第六日本2230万吨级,第7俄罗斯1650万吨级,第八墨西哥1410万吨级,第9印尼1400万吨级,第10西班牙1340万吨级;美国607万吨级,居第17位。
伴随着科技进步的发展趋势,合金钢在抗压强度、强度、延展性、延展性、抗腐蚀等各层面都不可以考虑智能化工业和农业和国防安全上的必须了。冶金工业工作人员们研究发现在钢中添加一些别的原素可改进合金钢的特性,使碳素钢得到更出色的和独特的特性,扩大其主要用途和应用范畴,进而研发出各种各样碳素钢。在碳素结构钢的基本上,要是添加低于5%的总成分的硅、锰、铁、钛、铌、硼、希土等铝合金原素就可炼出抗压强度高过同样碳含量的碳素结构钢30—40%的合金结构钢高强度钢板,一吨钢可顶1.3—1.4%吨碳素结构钢用。若在含碳量1%的合金钢中添加6—15%铬,能练成各种各样高級钢珠钢和滚柱轴承钢。钢中添加13—19%铬就变成有带磁不锈钢板,如在这类钢中再添加9%镍就变为无带磁不锈钢板了;因此不能用有没有磁来辨别是不是不锈钢板,因生活上用的绝大多数不锈钢板是有磁的,可被磁石吸上来。含碳量小于0.06%的钢中添加8—27%铬和4.5—6.5%铝的钢称之为电加热铝合金,拔成丝缠成加热炉,最大的可加温到1200℃。低碳钢里加1%锰练成的钢质弹黄,延展性特别好。中碳钢里加2%锰和小量钼可练成强度尤其高可做碎骨、模貝和粉碎机颚板使用寿命尤其长。钢里加9—18%钨和小量钒就变成弹簧钢。高碳钢里加小量钼和铬变成高溫下耐高温并不脱皮的钢。高碳钢里加2.5—4%的硅可练成导带磁能很好,可冷轧生产制造电动机,变电器的铁氧体磁芯。而高碳钢里加12%铝和25%镍练成的便是稀土永磁铝合金,能制永久强磁铁。在中碳钢中添加适量硅可生产制造出高纯石墨钢,既耐磨损又有润化功效,可生产制造在应用全过程中不适合应用润滑脂,而又必须耐磨损的机械零件和滚动轴承等构件。钢中添加稀土金属能提升钢的延展性;而铸铁中添加稀土金属和镁则可变为和钢一样抗压强度高,又有延展性的球墨铸件。硼则是非晶合金和新科技塑料防静电镊子铝合金中不能缺乏的非金属元素。铁和钢中添加各种各样金属材料和非金属元素后可使其特性变化无穷,主要用途多种多样。在钢材中添加各种各样金属材料和非金属元素,能造就出各种各样的新科技新金属复合材料供工业和农业、国防安全、科技进步、生活上等各行各业中运用。
在铁钢中添加各种各样金属材料和非金属元素,能造就出各种各样不一样特性,多种多样主要用途的各种各样新科技原材料。但这种金属材料和非金属材料在炼铁时大部分都不可以或不适合以纯金属材料和非金属元素单个情况立即添加脱溶中。如钨、钼、铌等金属熔点太高,比炼铁溫度高一倍之上,炼铁溫度为1600℃上下,而钨溶点达到3380℃,钼溶点为2600℃,铌溶点为2500℃,因此在脱溶中难熔融,此外这种金属材料比例又太高,液体钢比例约7克/ml,而钨比例达到19.3克/ml,钒、钛比例低,钛比例4.5克/ml,钒6.1克/ml;溶点又高,钒为1860℃、钛为1690℃,又易空气氧化,在钢液位上被氧化烧毁许多,损害很大,又不易控制成分,而且单个金属材料制得加工工艺繁杂,产品成本高,价格比较贵这些。因而都不宜以纯金属材料和非金属材料单个情况在炼铁时立即添加脱溶中。因此冶金工业工作人员们科学研究制成了这种原素和铁的铝合金,就称为“有色金属”。这种原素和铁的合金熔点和钢贴近,比例和钢类似,又不容易空气氧化,其生产工艺流程又比生产制造该纯金属材料和非金属材料简易,产品成本比纯的单个金属材料和非金属材料低的多,价格便宜,尤其合适于炼铁和生产制造各种各样新科技原材料中应用。因而有色金属变成炼铁和新型材料工业生产中的关键原材料。
有色金属的种类是依据钢材和新金属复合材料工业生产的发展趋势必须而发展趋势和开发设计的,现阶段的有色金属种类有二元的和多元化的有色金属数十种,在其中使用量较大的二元有色金属有:硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、钒铁、钛铁、硼铁、磷铁、铝铁等,三元之上的有:锰硅(铁)、轻烧氧化镁(铁)、硅铬(铁)、硅铝(铁)、硅钡(铁)、希土硅铁、希土硅镁铁等。
有色金属有几大主要用途:主要用途之一是做除氧剂;炼铁和生产制造各种各样新金属复合材料时要用co2空气氧化去除钢和金属材料液中的残渣的另外钢和金属材料液中也消化吸收了氧,这就大幅度降低了钢和金属复合材料的特性,因而必须加上一些与氧结合性较为强,且其金属氧化物又能成功的从钢和金属复合材料液中清除,进而使钢和金属复合材料液中的氧含量减少的原素,这一全过程叫钢和金属复合材料的脱氨,而用以脱氨的有色金属叫除氧剂。常见的除氧剂有硅铁、锰铁、铝铁、轻烧氧化镁(铁)、硅锰(铁)、硅钡(铁)、硅铝(铁)等。主要用途之二是做铝合金剂,在合金钢中添加各种各样有色金属调节其有机化学成分,可生产制造出各种各样碳素钢和新金属复合材料。
有色金属除小量独特有色金属如金属铬,钛铁等用铅热还原法生产制造,另有一部分锰铁用炼铁高炉外,其绝大多数是用加热炉生产制造,用电量十分大,因而别名“电老虎”。例如生产制造一吨硅铁,用电量约8500千瓦时(度),把这种电如用以炼铁可炼加热炉钢20吨,即是炼加热炉钢的20倍,如用以日常生活里能供1台200升家用冰箱用23年,由此可见耗电量之大。因而,尽管有色金属主要用途非常大,在社会经济和科技进步及国防安全上十分关键,但从1996年至今,因为在我国有色金属发展趋势较快,生产量已居全球第一位。二零零一年全球有色金属生产量为1620万吨级,而在我国生产量为450万吨级,占全球生产量的四分之一,全球有色金属生产量数最多的前5名叫:第二名独联体(主要是乌克兰)280万吨级,第三名巴西250万吨级,第4位日本国120万吨级,第5位印尼75万吨级。在我国有色金属生产量除能考虑在我国钢材和新金属复合材料工业生产的必须外,并每一年有总产值的10—12%出入口。自然也创汇许多,但因为其耗能太高,特别是在用电量非常大,因而不适合再很多办厂和很多提升生产量。据调查,现阶段有色金属用电量已占全国各地总发电能力的1%,占钢铁产业总用电量的4%,其环保节能发展潜力巨大。今日在我国的科研工作者已在现阶段生产量的基本上,进行节能减排的科研,进一步开发设计环保节能的生产制造新技术新工艺及进一步开辟适用新科技新型材料和国防安全科学研究及国防科技上放的特殊高效率有色金属优良品种,并已获得非常大发展,已做到和贴近国际性优秀水准