生铁和熟铁

生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。

一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在2%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性。

反应原理：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

铁

铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4.75%，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。土壤中也含铁1%～6%。铁是活泼的过渡元素，是一种光亮的银白色金属，常温下呈体心立体晶格。常见的化合价为+2和+3价。纯铁相对较软，有良好的延展性和导热性，能导电，能被磁化，又可去磁。

纯铁化学性质比较活泼，是一种良好的还原剂。纯铁在空气中不起变化，含杂质的铁在潮湿空气里逐渐生锈，外表生成一层褐色的氢氧化铁。铁红热时能与水反应生成氢气。铁易溶于稀酸中，但在浓硫酸或浓硝酸中由于表面发生钝化而不能溶解，因此铁制容器可用来储存浓硫酸或浓硝酸。浓的碱溶液能侵蚀铁，生成高价铁酸盐。铁加热时能与卤素、硫、磷、硅等非金属反应，但与氮不直接反应。

铁是生命过程所必需的元素，是红细胞（血红蛋白）的主要成分。

铁的最大用途是炼钢，也大量用来制造铸铁。铁和它的化合物还用来做磁铁、染料（墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料）和磨料（红铁粉）。还原铁粉大量用于冶金。我国在春秋时代晚期已炼出可供浇铸用的液态生铁，隋唐时开始用煤炼铁，明代已能用焦炭炼铁。铁现在常用焦炭、铁矿石和石灰石为原料炼得。

铁的合金

（1）生铁

一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳的存在形态不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁。

炼钢生铁碳在这种铁的合金里主要是以碳化铁的形态存在。这种生铁质硬而脆，难于加工，一般都用来炼钢，所以叫它炼钢生铁。由于它的断口呈白色，又叫白口铁。

铸造生铁碳在这种铁的合金里是以片状的石墨形态存在。由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能等。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，把这种生铁称为铸造生铁。由于它的断口呈灰色，通常又叫灰口铁。

球墨铸铁把铸造生铁加热熔化，并用镁合金或稀土合金等处理，就能使铁碳合金里的石墨从片状变为球状。这种球状石墨的形成使铸铁的机械性能大大提高。球墨生铁比普通生铁好，它的某些性能接近于钢，而价格却比钢便宜得多。因此，它可以代替一部分钢材用于制造曲轴、齿轮和阀门等。

按用途不同分，生铁除炼钢生铁、铸造生铁外还有特种生铁。特种生铁为含有特种金属元素的生铁。在高炉冶炼过程中，铁矿中的某些金属元素如铬、镍、钴、钡、钛、铌等大部分还原进入铁水。

（2）钢

含碳量一般在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬，有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类很多，如按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢。

碳素钢碳素钢又叫普通钢。它所含的碳、硅、锰比生铁少得多，硫和磷的含量也比生铁低得多。根据含碳量的不同，碳素钢的性质也各不相同，含碳量越高硬度越大，含碳量越低韧性越强。工业上一般把含碳量低于0.3%的叫做低碳钢；含碳量在0.3%～0.6%之间的叫做中碳钢；含碳量在0.6%以上的叫做高碳钢。低碳钢和中碳钢用来制造机器零件、管子等，高碳钢用来制造刀具、量具和冲压模具等。

合金钢合金钢也叫特种钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同的特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀，以及其他许多优良性能。下面是一些特种钢的性能和用途：

种类性能用途

钨钢、锰钢硬度很大制造金属加工工具、拖拉机履带和车轴等

锰硅钢韧性特别强制造弹簧片、弹簧圈等

钼钢抗高温制造飞机的曲轴、特别硬的工具等

钨铬钢硬度大韧性很强做机床刀具和模具等

镍铬钢（不锈钢）抗腐蚀性能强，不易氧化制造化工生产上的耐酸塔、医疗器械和日常用品等

钨铬钢（又叫高速钢）的硬度大，韧性很强。

锰硅钢也就是所说的弹簧钢了。

钨铬钢的性能硬度大韧性很强。