图为高纯、超纯生铁在核乏燃料、机车变速箱和曲轴上的应用
高端特殊钢与特种合金使用最多的原料莫过于纯铁。纯铁不仅是冶炼原料，本身也是一种材料。我们知道，工业规模制备纯铁可以追溯到1886年美国西屋电气公司首先用杂质含量0.4%的热轧低碳钢板制备低碳电工钢。1910年美国阿姆科钢铁公司（Armco Steel Corporation）首先采用平炉冶炼出了纯度为99.75%的纯铁（即阿姆科铁），成为了工业用纯铁的代名词。目前，国内外能够工业化大规模实现3N级纯铁的生产，但无法工业化生产4N级以上的纯铁。自纯铁诞生以来，其发展一直在促进工业的进步。随着冶金技术和冶炼装备的进步，发达国家（美国、日本、德国、瑞典和法国等）越来越重视高纯铁和超纯铁的研发。例如，日本东邦亚铅公司采用电解法成功开发出了纯度为3N5-5N的高纯铁及超纯铁，并且已实现了商业化，并且于2021年成功开发出了高纯铁和超纯铁金属箔（图4），具备良好的耐蚀性、磁性能和力学性能。
图为日本东邦亚铅公司生产的4N和5N纯铁金属箔
纯铁纯度提高到极限后，将会表现出很多不同的现象。2015年美国NIST联合日本、比利时和德国等针对3N8-6N8纯铁进行了力学测试，发现纯度提高后，6N8纯铁在低10-5 s-1应变速率下屈服强度最低能达到28 MPa[2]，远低于对纯铁传统的屈服强度极限的认知。国内关于高纯铁和超纯铁的研究起步虽然较晚，但近几年也取得了可观成果。河北龙凤山铸业与上海大学材料学院、钢研总院以龙凤山的超高纯生铁为基础，创新的提出了工业化火法生产4N级高纯铁的新工艺流程，同时已在上海大学实验室制备出公斤级4N4高纯铁（图3），其平均屈服强度最低能达到58 MPa。
图为河北龙凤山铸业有限公司
图为上海大学
