铁与钢的区别,钢和铁怎么辨认

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-04-29 02:34:23

本章要点:本章主要是对钢和铁进行区分,只需了解其差异即可,不做重点掌握。

铁与钢的区别,钢和铁怎么辨认(1)

铁与钢的区别,钢和铁怎么辨认(2)

上一节我们解释了钢铁是怎样练成的,钢是由铁进一步提纯之后来的,在长流程生产过程中,转炉存在的意义便是进一步对铁水进行提纯,剔除其中多余的成分。由铁到钢的过程实际上是C元素含量的差异变化,从肉眼看来生铁相对粗糙而钢则相对紧实。

铁与钢的区别,钢和铁怎么辨认(3)

图1 生铁

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图2 螺纹钢

钢与铁的区别

从中华人民共和国国家标准GB/T 13304-91《钢分类》描述:“钢是以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下,并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种,部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN10020中对钢的定义也与此类似。

严格地说,钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金。

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图3 钢铁——铁碳相图

横坐标为碳含量,随着碳含量的升高,铁碳合金在发生转变:纯铁(蓝色区域)C<0.0218→亚共析钢(C 0.0218%~0.77%)→共析钢(C 0.77%)→过共析钢(C 0.77%~2.11%)→亚共晶白口铸铁(C 2.11%~4.3%)→共晶白口铁(C 4.3%)→过共晶白口铁(C 4.3%~6.69%)

金属学上定义为:ω[c]≤0.0218%的铁碳合金为工业纯铁;0.0218%<ω[c]<2.11%为钢;ω[C]≥2.11%是生铁。但在实际应用中,钢是以铁为主要元素,碳含量一般在2%以下,并含有其他元素材料的统称。

习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。也是因为,钢随着碳含量的变化从纯铁变成钢,又变成生铁或铸铁。

中国古代有百炼钢,实际就是百炼成钢的意思。百炼钢(The steelmaking)是我国古代的一种制钢工艺,它的主要特点是制炼过程中要反复加热锻打、千锤百炼。由于制作艰难,产品性能较好,千百年来一直受到人们的赞许。其特点是反复加热锻打。多次反复锻打可排除钢中夹杂物,减少残留夹杂物的尺寸 ,从而使其成分趋于均匀,组织趋于致密,细化晶粒,改善钢的性能。古代工匠把“精铁”加热锻打一百多次,一锻一称一轻,直到斤两不减,即成百炼钢。魏晋时期是百炼钢的鼎盛时期。唐宋之后,因灌钢工艺的发展等原因,百炼钢有所减少。

生铁的分类及结构

生铁按照铁元素存在状态的不同,可以分为炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁三种,其中炼钢生铁多以熔融状态存在,较少的参与市场流通,铸造生铁、球墨铸铁作为原料用于制造业生产。 铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构,改善并提高其机械性能,因此,铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。

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。但它的抗拉强度不够,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。

生铁性能:生铁坚硬、耐磨、铸造性好,但生铁脆,不能锻压。

生铁中的元素结构及其作用

生铁结构:生铁中除铁外,还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。

碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能。

硅(Si):能促使生铁中所含的碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件的气眼,能提高熔化生铁的流动性,降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆。

锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时,含锰量适当,可提高生铁的铸造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣。

磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水的流动性增加,这是因为磷减低了生铁熔点,所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流动性,含磷量可达1.2%。

硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳的结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点的硫化铁,使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性,故含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。

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