鋼鐵的基本知識：

一、黑色金屬和有色金屬

1.黑色金屬：

黑色金屬一詞指任何含鐵的金屬（鐵和鐵的合金），如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要新增元素的合金，統稱為鐵碳合金。

生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來鍊鋼和製造鑄件。

把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔鍊，即得到鑄鐵（液狀，含碳量大於2。11%的鐵碳合金），把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

鐵合金是由鐵與矽、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是鍊鋼的原料之一，在鍊鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素新增劑用。

含碳量低於2。11%的鐵碳合金稱為鋼，把鍊鋼用生鐵放到鍊鋼爐內按一定工藝熔鍊，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋製成各種鋼材的鋼。

黑色金屬因含鐵具有磁性、強度和硬度，這些材料通常用於建造房屋、大型管道、工業容器、建築和工程應用。黑色金屬還含有大量的碳，因此在潮溼環境下更容易生鏽（鉻含量高的不鏽鋼和純鐵含量高的熟鐵除外）。

這些金屬通常堅固耐用，因此可用於建築和工程。摩天大樓和橋樑等大型建築物都含有黑色金屬。此外，在集裝箱、工業管道、汽車、鐵路軌道和家用工具中也能找到黑色金屬。

2.有色金屬：

有色金屬又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還採用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的效能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

與黑色金屬不同，這些合金具有延展性，質量更輕，因此適用於要求強度必須滿足但重量限制的行業，比如航空航天工業。

這種材料具有不同的特性，主要是純金屬或不含鐵的合金。 在磁性上，它們大多是非磁性的。除了鋁、銅、鉛、鋅、錫等有色金屬外，貴金屬如金、銀等也包括在內，並通常用於觀賞目的。

現在，有色金屬被用於建造，製造工具、電纜、車輛發動機、管道、容器，甚至餐具等。

二、生鐵、鋼與熟鐵

三、鋼

1.定義：

鋼（steel）以鐵為主要元素、含碳量一般在2％以下，並含有其他元素的合金材料。注：在鉻鋼中含碳量可能大於2％，但2％通常是鋼和鑄鐵的分界線。嚴格地說，鋼是含碳量在0。0218%-2。11 %之間的鐵碳合金。我們通常將其與鐵合稱為鋼鐵，為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1。7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有矽、錳、硫、磷等。其它成分是為了使鋼材效能有所區別。

碳 C

所有鋼材均有，是最重要的硬化元素，有助於增加鋼材的強度。

鉻 Cr

增加耐磨損性，硬度，最重要的是耐腐蝕性。擁有13%以上的認為是不鏽鋼。

錳 Mn

重要的奧氏體穩定元素，有助於生成紋理結構，增加堅固性和強度及耐磨損性。

鉬 Mo

碳化作用劑，防止鋼材變脆，在高溫時保持鋼材的強度。

鎳 Ni

保持強度、抗腐蝕性、和韌性。

矽 Si

有助於增強強度。和錳一樣，矽在鋼的生產過程中用於保持鋼材的強度。

鎢 W

增強抗磨損性。將鎢和適當比例的鉻或錳混合用於製造高速鋼。

釩 V

增強抗磨損能力和延展性。

磷 P

是有害元素，降低鋼的塑性和韌性，出現冷脆性，能使鋼的強度顯著提高，同時提高大氣腐蝕穩定性，含量應該限制在0。05%以下。

硫 S

通常硫是有害元素，使鋼熱脆性大，含量限制在0。05%以下。但是易切削鋼的硫含量高，可達0。08%~0。40%。

2.分類：

低碳鋼易於接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用於製造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。

中碳鋼有鎮靜鋼（鎮靜鋼是指完全脫氧的鋼，即氧的質量分數不超過0。01%，一般常在0。002%~0。003%）、半鎮靜鋼、沸騰鋼等多種產品。除碳外還可含有少量錳（0。70%～1。20%）。熱加工及切削效能良好，焊接效能較差。強度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低於低碳鋼。在中等強度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應用，除作為建築材料外，還大量用於製造各種機械零件。

高碳鋼常稱工具鋼，含碳量從大於0。60%至1。70%。錘，撬棍等由含碳量0。75%的鋼製造； 切削工具如鑽頭，鉸刀等由含碳量0。90% 至1。00% 的鋼製造。

另外，含碳量2。1%～4。5％鐵碳合金一般稱為鑄鐵。

3.鋼的機械效能：

3.1彈性變形與塑性變形:

3.2強度與硬度：

強度：是指材料抵抗永久變形和斷裂的能力，即材料破壞時所需要的應力。

屈服點（σs）：鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續發生明顯的塑性變形，稱此現象為屈服，而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，Fo為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo（MPa）。

屈服強度：是材料發生屈服時的應力，亦即開始產生明顯塑性變形時的最小應力，對於無明顯屈服的金屬材料，例如高碳鋼，規定以產生0。2%殘餘變形的應力值為其屈服強度。

抗拉強度：是材料在拉斷前承受的最大應力。是金屬由均勻塑性變形，向區域性集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。

硬度：表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要效能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

3.3其他效能：

延展性：包含延性（Ductility）和展性（Malleability）。影響延展性的因素，延性取決於材料的晶粒尺寸，展性取決於晶體結構。較小的晶粒尺寸，因為阻力大，而使晶粒位錯運動更困難，所以，延性降低，反之亦然，晶粒較大時，延性變高。

延性（Ductility）：指的是金屬在拉伸應力作用下，可以改變形狀，發生塑性變形，而不發生斷裂的能力。簡單來說，拉伸延展，是指金屬可以拉成細線，例如銅線。伸長率超過5%的材料稱為延性材料，小於5％的材料稱為脆性材料。在工程實踐中，通常使用的延性材料包括：低碳鋼，銅，鋁，鎳，鋅，錫等。

展性（Malleability）：指的是金屬在壓縮應力作用下，可以改變形狀，發生塑性變形而不破壞的能力。在工程實踐中，通常使用的展性材料是鉛，軟鋼，鍛鐵，銅和鋁。

脆性（Brittleness）：材料在外力作用下（如拉伸、衝擊等），僅產生很小的變形即斷裂破壞的性質。

4.命名及表示方法：

百度即可。