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或称钢铁、钢材,是一种由与其他元素结合而成的合金,当中最普遍的是。碳约占钢材重量的0.02%至2.0%,视乎钢材的等级。其他有时会用到的合金元素还包括。碳与其他元素有硬化剂的作用,能够防止铁原子的晶格因原子滑移过其他原子而出现位错。调整合金元素的量,及其存在与钢中的形式(溶质元素及参与相),就能够控制钢成品的特性,例如硬度、延展性及强度。加了碳的钢会比纯铁更硬更强,但是这种钢的延展性会比铁差。

含碳量高于2.0%的合金叫铸铁,因为这种合金的熔点较低,可铸性强。钢又跟熟铁不同,熟铁可以含有少量的碳,但这些碳杂质都是夹杂在钢中的残留熔渣。钢有两种跟铸铁和熟铁不同的特性,就是钢的耐锈度较高,以及可焊度更佳。

尽管在文艺复兴之前很久,人们已经懂得使用各种低效的方法来生产钢,但是钢的普及化要等到十七世纪,也就是有了更高效的生产法之后。自从在十九世纪发明了贝塞麦炼钢法[1]之后,钢就成了一种可大量生产的廉价材料。后来炼钢法经过更多的改进,例如碱性氧气炼钢法,使得钢的生产价格更低,但同时品质更好。时至今日,钢已经成为世界上普遍的材质,年生产量达十三亿吨。在各种建筑基础设施工具船只汽车机械电器武器中,钢都是一种主要的成分。现代钢铁一般用各种标准化团体所制定的不同品质标准来区分。

历史

自古以来,人们已经知道钢的存在,当时的熔炼可能是用炼钢炉,或其他熔铁设施,而里面烧的是碳。

已知最早的钢成品是一块铁器,出土于土耳其安那托利亚的卡曼-卡莱赫于克遗迹,约有四千年的历史[2]。其他古代钢来自东非,可追溯至公元前1400年。在公元前4世纪,伊比利亚半岛出产了像利刃弯刀这种钢兵器,而古罗马军队则在用诺里库姆出产的钢兵器。中国人早在战国时代(公元前403-221年)就已经懂得用淬火来硬化钢材,而到了汉朝(公元前202-公元220年),中国人更创造出用熟铁和铸铁熔在一起炼钢,于是用这种技术在公元一世纪就做出了中碳钢。东非的哈亚人在接近2,000年前就发明了一种高热高炉,使得他们在那个时候能用1,802 ℃的高温来锻造碳钢。

生产

当铁矿准备被商业过程提炼前,铁矿的含碳量仍然是太高。要得到钢,必须把矿石熔掉,并重新处理来减低含碳量至适当水平,而在这个时候还可以加入其他元素。然后把液体用连续铸造法铸成厚钢板,又或是用铸造法铸成钢锭。大约96%的钢是用连续铸造法处理,而只有4%的钢被铸成钢锭。之后把钢放进均热炉里加热,再用热轧轧成厚钢板、钢块或钢坯。厚钢板会被热或冷轧成钢片或薄钢板。钢坯会被热或冷轧成钢条、钢棒及钢线。钢块则会被被热或冷轧成结构钢,如工字梁及铁路轨道。

钢铁工业

现在我们都把钢和铁工业合称为“钢铁工业”,好像它们本身就是一个个体,但是在历史上它们是不同的产品。钢工业通常被用作经济进度的指标,因为钢在基础设施与整体经济发展中有着举足轻重的角色。

用途

铁和钢都被广泛地应用于建造道路、铁路、其他基础设施、设备与建筑。大部分的现代架构,诸如体育场摩天大楼桥梁机场,都是用钢制的支架来支撑。就算是用混凝土的结构,也要用钢筋来加固。此外,钢在家用电器汽车制造都有广泛应用。尽管用的汽车主体正在增加,但是它们的主要材料仍然是钢。钢也被用于各种建造用的材料,例如螺栓钉子螺丝。其他常见应用还包括造船、输送管道采矿、离岸建设、航天、白色家电(如洗衣机)、工程作业车辆(如推土机)、办公室家具、钢棉、工具及个人用背心式盔甲或载具用装甲(当中最有名的是轧压均质装甲)。钢还是不少现代雕塑家喜用的金属素材

视频

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参考文献