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。
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。
图1 生铁
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。
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）。
