在工农业生产和日常生活里，一般不使用纯净的铁。因为纯铁的强度不高，耐磨性较差，而且冶炼过程复杂，成本较高。常见的钢铁制品，是具有金属特性的生铁和钢，即含碳的铁合金。合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）经高温熔合在一起而成的具有金属特性的物质。
    一、生铁和钢的成分及机械性能
    议一议日常所用的钢铁制品，如铁锅、犁铧、菜刀、镰刀、斧头、铁丝、铁链等，它们的机械性能（如硬度、脆性、延展性、韧性等）是否一样？为什么？
    生铁和钢的主要区别在于含碳量的不同。含碳量越多，越硬而脆；含碳量越少，延展性和韧性越好。人们根据生产和生活的需要，研制出含碳量不同，机械性能各异的铁合金，即生铁和钢。生铁中除含有碳以外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等元素。经过高温冶炼，使生铁里碳和其他元素的含量达到一定的标准就成为钢（表8—1）。
    表8—1生铁和钢的含碳及机械性能的比较
    根据性能的不同，生铁可分为下列几种：
    炼钢生铁质硬而脆，难于加工，一般用来炼钢。因为它的断口常呈暗白色，俗称白口铁。
    灰口铸铁具有良好的铸造、切削和耐磨等性能，可用来制造各种铸件，如机床座、炉子、铁管等，但不能锻轧。因为它的断口呈深灰色，俗称灰口铁。
    球墨铸铁由铸铁水中加入镁或稀土使石墨在铸铁中呈球形，故称球墨铸铁。它的机械、铸造、切削加工等性能比一般铸铁好，价格便宜，可用来代替一部分钢材，制造机械零件等。
    根据钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
    碳素钢就是普通钢，根据含碳量的多少，它又可分为高碳钢、中碳钢、低碳
    表8—2碳素钢的含碳量、机械性能和用途
    从表中可看出，含碳量高的碳素钢硬度大、韧性差，而含碳量低的硬度小、韧性好。
    合金钢是在碳素钢中加入适量的一种或几种其他元素熔炼出来的具有各种特殊性能的钢（表8—3）。
    表8—3几种常见合金钢的主要特性和用途
    选学
    钢的热处理
    钢的机械性能，除了跟含碳量和含其他元素的量有关外，还依热处理的加工方法不同，而具有不同的机械性能。下面用缝衣针做两种不同的热处理，看一下对它的性能有何影响。
    实验8—4 淬火和回火
    1.淬火：取两枚缝衣钢针，用镊子夹住放在酒精灯火焰上烧至红热后，立即投入冷水里。取其中一枚，试一试能否将其弯曲？
    2.回火：把一枚淬过火的钢针，用镊子夹住放在酒精灯火焰上加微热（不使钢针烧红）片刻，然后让它在空气中自然冷却。试一试能否将其弯曲？
    实验表明，经过淬火处理后的钢针，难以将其弯曲，再经过回火处理，即可将其弯曲。
    钢针通过淬火、回火两种不同的热处理后，就具有不同的性能。这种改变钢性能的方法叫做钢的热处理。淬火后的钢件可提高硬度、强度、耐磨性，但塑性和韧性降低，脆性增大，易折断。因此，为消除脆性，淬火必须跟回火相配合，才能提高钢件的硬度、强度、韧性等优良性能。
    战国时期，我们的祖先已经开始用热处理工艺来降低白口铁的脆性。秦汉以后，钢铁热处理技术已有很大的发展，西汉已开始普遍使用。
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