鋼鐵的種類和用途

1.　鋼鐵的特性

鐵（Fe）這元素占地殼元素總量的5.5％，世界上的金屬總產量中鋼鐵占99.5％。自然界中自然鐵極少，大部份和氧結合成鐵礦石。純鐵呈灰白色，強度不是很大，故用處不大。通常我們所說的鐵，或鋼，其實是一種合金，這種合金主要成份為純鐵（Fe，含有錳，鉻，鎢等金屬元素及碳，硅，硫磷等非金屬元素。其中碳所扮演的角色最為重要，它決定鐵是否有展延性，是不是很脆，容不容易熔化。

將鐵礦石加入高爐還原而得的“熔銑”（hotmetal，即熔融生鐵）含碳2到7.5％。將熔銑澆注到模中得一定的形狀，稱為鑄鐵（castiron）。銑鐵（或生鐵）無法鍛造、軋制或壓制，換句話說，它不允許作任何形式的機械變形。銑鐵有白銑（whitepig iron）和灰銑（grey pig iron）的區別。白銑中的碳以碳化鐵（Fe3C）的形式存在，故新的斷口呈銀白色；且因碳化鐵硬而脆，所以白銑較硬且脆。至于灰銑中的碳以石墨的形式出現，故斷口為灰色，且較白銑軟且勒。

磷與硫對鐵來說，是很令人討厭的元素，雖然磷可使鐵之流動性變佳，但也使得鐵變脆（此因磷與鐵結合或硬脆的Fe3P）。至于硫呢？如果鐵中含硫過多，則有熱脆現象發生，即鐵在高溫加工的操作下脆裂（這是因為硫與鐵結合成為硫化鐵，鐵與硫化鐵成為共晶，形成網狀，圍繞在鐵的晶體周圍，因為共晶體的熔點較鐵為低，所以在高溫加工的溫度下，鐵與硫的共晶體熔融而鐵未熔；此時若加以外力，鐵即生裂痕）。

如果加入某些特定的合金元素——錳、鉻、鎳、鉬等等，可以增加鋼鐵的延性、抗拉強度，硬度，改進其鑄造性質，增加其對腐蝕與熱的抵抗力。經過熱處理（即將鋼料加熱至某一預定高溫，再以各種速率使其冷卻），可以改變鋼料的機械性質和物理性質。再者，鋼鐵容易施以機械加工而得到所需要的尺寸和形狀。鋼鐵因為具有這些特性，所以廣泛地用來制造各種機械，設備及建筑樓房。

一般將含碳量高于2％的銑鐵或鑄鐵稱為鐵，而將含量少于2％的稱為鋼。

2.　鋼鐵的種類與用途

鋼鐵一般依照它的提煉方法可分為柏塞麥轉爐鋼（Bessemer converter），堿性轉爐鋼，平爐鋼，電爐鋼等。

依所含成份則可分為碳鋼，低合金鋼，高合金鋼等。

依其產品形狀則分為形鋼（section），棒鋼（bar），鋼板（plat）。為了特殊目的，而加入各種合金元素可得特殊合金鋼（special alloy steel）。下面對特殊合金鋼的性質和用途，作一概略的說明。

（1） 高溫鋼（high-temperature steel）用于制造鍋爐。在500℃到600℃的溫度下連續使用，仍能保持其機械特性。銅是高溫鋼的主要合金元素。

（2）　耐熱鋼（heat-resistant steel）。在鋼中加入鉻、鎳和硅能使鋼耐1300℃之高溫。此種鋼通常用于制造工業用爐及電阻絲等。

（3）不銹鋼（stainless steel），在鋼中加入少量銅可延緩鋼在空氣中的腐蝕率。若在鋼中加12％以上之鉻則可避免鋼之腐蝕。若再加入鎳則腐蝕性更好，且提高鋼之勒性。目前食品工業及化學工業正廣泛地使用不銹鋼。廚房用具，餐具和外科用具也用不銹鋼制造。

（4）工具鋼（Tool steels）工具鋼的含碳量高于結構用鋼，通常用于制鋸條，鉆頭等。特殊鋼則加入鉻、鎢、鈷、鉬、釩等合金元素，并經適當的熱處理。

下面將鋼鐵之種類及用途作一簡表，供讀者參考。

由上面的表可知，鋼鐵的種類非常多，而各種鋼鐵成品各有其特殊的用途；因而鋼鐵工業是一項包羅廣泛的工業，要全面發展鋼鐵工業，實非一蹴可就的.