钢铁是从哪儿来的呢?

自然界存在有陨铁，是小行星进入大气层燃烧冶炼后得到的。我们用的钢铁都是用铁矿石冶炼而来，其方法是：把铁矿石和还原剂(一般用焦炭)加入高炉，从炉腰鼓入大量空气(或者是富氧空气)，点火使焦炭燃烧，产生高温的二氧化碳(CO)气体，再与焦炭发生反应，得到还原剂一氧化碳2(CO)。在高温下，一氧化碳与铁矿石发生反应，还原出铁来成为铁水，而其他杂质与造渣剂反应生成比铁水轻的渣浮在上面，除去渣就得到铁水。这就是高炉炼铁。生成的铁水经过炉外精炼，就可得到铸造生铁。其余铁水装入炼钢用的平炉、转炉或电炉中，在高温下通入氧气，使铁中的碳与氧气发生反应，生成气体跑出来，再加入其他物质以控制其中氮、硫、磷等元素的含量，就得到钢水。这就是炼钢。

铁按其中碳的含量来分类：

纯铁：纯度在99.9%以上，是和锡类似的白色固体。它性能差，几乎没有什么用途。

熟铁：含碳量低于0.4%，韧性较好。

生铁：含碳量高于1.7%，质地硬而脆，强度较高。

钢：含碳量介于0.4%～1.7%之间。它性能良好，种类繁多，应用广。

生铁分为普通生铁和铸造生铁两类。普通生铁又叫炼钢生铁，仅用作炼钢的原料。铸造生铁用于铸造各种零部件，以前多用灰口铁，其中的碳呈片状分布在铁原子中。灰口铁熔点低，熔液的流动性好，适用于生产机床底盘、农具、铁锅等强度高而不要求韧性好的用具。近年来人们又开发了一种新的球墨铸铁，其中的碳呈球形分布在铁中。球墨铸铁机械强度高，加工性能好，韧性有所提高，可以部分代替钢。

生铁中由于碳的含量高，使铁的脆性增加，韧性降低，而钢则由于含碳量适宜，强度高又韧性好，因而应用广泛。钢主要分为两大类：碳素钢和合金钢。

碳素钢又叫普通钢，其主要成分是铁和碳，其余元素含量虽然很少，但也能影响其性质。例如，硅能增加钢的强度和硬度，但降低其韧性。锰能增加钢的强度、硬度和韧性，提高耐磨性。磷和硫都是有害杂质，它们使钢在高温下或低温下脆性增加，易破坏断裂。

碳素钢主要用作结构钢和工具钢。目前美国有90%的建筑采用钢结构而不用钢筋混凝土，高耸入云的摩天大楼几乎都是钢结构，日本也有81.4%的建筑采用钢结构。

在普通钢中掺入镍、钨、钼、钒、铜、钛、铝、钴、硅等元素，就可以获得性质不同的合金钢。合金元素的加入使钢的性质发生了质的飞跃，获得了许多优异性能。

第一个被认真研究的合金钢是锰钢，1882年由英国的哈德苏尔德首先研制成功。锰钢具有优良的耐磨性和抗震性，适用于制造碎石机和钢轨。后来研制成功的高锰钢，含锰量达80%，性极坚韧，是制造舰艇和坦克装甲的好材料。

1912年，英国人布里尔利把一定比例的镍、铬加入钢中，研制成功了不锈钢。它具有极高的耐腐蚀性，在高温下也不会氧化。制造汽轮机叶片、耐酸器件、飞机零件等都要用到它。我们日常生活中所用的不锈钢刀、叉、盘等也是用这种合金钢生产的。

以铁、钴、镍为主要成分的耐热钢，可以在800℃以上的高温环境中正常工作。美国宇航局研制的钴基合金，工作环境温度可达1150℃。而在钢中加入锯，其工作温度可达1300～1600℃。在美国阿波罗飞船上所用的一种涂有钼的化合物，能在2760℃的高温下工作。人们为什么对耐热钢如此感兴趣呢?这是因为：有了高性能的耐热钢，可以提高火力发电站的蒸汽温度，从而提高发电厂的热效率(目前发电厂的最高热效率仅为40%)。而火箭喷气发动机喷口的工作温度约1380℃，没有耐高温的喷口，就难以提高火箭的速度。人们在这方面的研究正逐步深入。

在古典小说中常写到削铁如泥的宝刀，而真正称得上削铁如泥的是硬质合金钢，它是采用粉末冶金工艺制成的：把难熔的钨、钽、钛、钼等元素的碳化物的硬质颗粒，与铁合金的粉末混合后压制成型，经高温烧结而成。硬质合金钢的抗压强度极高，含钴10%的碳化钨基合金，其强度可达350～2370kg/mm(kg为千克，mm为毫米)，是世界上强度最高的合金。有的硬质合金钢做成的刀具，在1400～1500℃下仍然可以高速切削金属。