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    鋼鐵的材料特性及用途
         
    發布時間:2022.05.13 新聞來源:轉載 瀏覽次數:
     


    鋼鐵一詞源于原日耳曼形容詞stahlij 或者stakhlijan(鋼制的)。對于普通鐵-碳合金鋼,碳的含量在0.002%和2.14%之間。碳含量值根據合金元素(例如錳、鉻、鎳、鎢等)而變化。通常,鋼是一種不經歷共晶反應的鐵碳合金。相反,鑄鐵經歷過共晶反應。碳含量太低會使(純)鐵變得非常軟、有韌性和脆弱。高于鋼的碳含量會形成一種脆性合金,通常稱為生鐵。鐵與碳形成的合金被稱為碳鋼,合金鋼是為了改變鋼的特性而有意添加其他合金元素的鋼。常見的合金元素包括:錳、鎳、鉻、鉬、硼、鈦、釩、鎢、鈷和鈮。在鋼中,其它一些被認為是不需要的額外元素,如磷、硫、硅和痕量的氧、氮和銅,也很重要。

    碳含量高于2.1%的普通碳鐵合金被稱為鑄鐵,F代的煉鋼技術,如粉末金屬成形,可以制造不常見的碳含量很高的鋼。即使在加熱時鑄鐵也不具有延展性,但它可以通過鑄造形成,因為它的熔點比鋼低,鑄造性能好。鑄鐵的某些成分在保持熔化和鑄造經濟性的同時,可以在鑄造后進行熱處理,以制造可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵物體。鋼不同于熟鐵,熟鐵可能含有少量的碳,但含有大量的爐渣。

    鐵通常以礦石的形式存在于地殼中,通常是鐵的氧化物,例如磁鐵礦或者赤鐵礦。通過與優選的化學組分結合除去氧,并將碳以二氧化碳的形式移除,將鐵從鐵礦石中提取出來。這個過程被稱為熔煉,最早應用于低熔點金屬的提取,例如錫和銅,以及青銅。相比之下,鑄鐵的熔點大約為1,375 °C。在古代,少量的鐵是固態冶煉的,先用炭火加熱礦石,然后用錘子把塊狀物焊接在一起,然后在這個過程中把雜質擠出來。碳含量可以通過在火中仔細的移動來控制。與銅和錫不同,液態或固態的鐵很容易溶解碳。

    現代鋼由不同組合的金屬合金構成,以滿足多種用途。 僅由鐵和碳組成的碳鋼占鋼產量的90%。低合金鋼與其他元素(通常為鉬、錳、鉻或鎳,重量比最高可達10%)形成合金,以提高厚截面的淬透性。高強度低合金鋼含有少量其他元素,通常為1.5%的錳,僅輕微提高成本便可以提供額外的強度。

    最近的企業平均燃料經濟性法規產生了一種新的鋼材品種,稱為先進高強度鋼。這種材料既堅固又有韌性,可以在使用較少材料的同時保持車輛結構當前的安全水平。有幾種市售等級的AHSS鋼,例如雙相鋼,經熱處理后同時包含鐵素體和馬氏體顯微組織,從而生產出可成形的高強度鋼。相變誘發塑性鋼涉及特殊的合金化和熱處理,以穩定室溫下通常不含奧氏體的低合金鐵素體鋼中的奧氏體。通過施加應變,奧氏體可在不加熱的情況下通過相變轉化為馬氏體。孿晶誘導塑性鋼通過特定類型的應變來提高合金的加工硬化效果。

    碳鋼通常通過熱浸鍍或電鍍鋅來防銹。

    鋼鐵廣泛用于道路、鐵路及其他基礎設施、電器和建筑的建設。大多數大型現代建筑,如體育館、摩天大樓、橋梁和機場,都由鋼骨架支撐。即使是混凝土結構的建筑也用鋼加固。此外,它還廣泛應用于主要電器和汽車。盡管鋁的使用不斷增長,鋼仍然是車身的主要材料。鋼還用于各種其他建筑材料,如螺栓、釘子、螺釘和其他家用產品和炊具。

    其他常見的應用包括造船、管道、采礦、海上建筑、航空航天、大型家用電器(如洗衣機)、重型設備(如推土機)、辦公家具、鋼絲絨、工具和背心或車輛裝甲形式的裝甲(更廣為人知的軋制同質裝甲)。

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