从铁矿石到钢材 [复制链接]

第8版()
专栏：知识小品

从铁矿石到钢材
王干一
炼铁炼钢，对于我们每个人来说，已经不算是生疏的事了。如果说，在半年以前，我们大多数人还是门外汉，那么，现在一定有不少人能充满信心地说：我也是一个钢铁战线上的战士了。
其实，我们的祖先在几千年以前就会使用钢铁了。自从钢铁生产问世以后就开始了人类历史上的铁器时代。地壳中蕴藏着很多的铁，在金属中它的蕴藏量仅次于铝，占第二位。按成分的不同有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等数种。按含铁量的多少可分为富矿和贫矿。铁矿中不但含有氧，而且还含有许多杂质如硫、磷、矽等。炼铁时要把铁矿石与焦炭（或木炭）及石灰石等按一定比例装入高炉中。等炉中温度达到一千度以上时，炭就逐渐把矿石中的氧夺去，而石灰石就与矿石中的杂质化合成为渣。这样铁就与氧及大部分杂质分开了。此后铁又吸收炭，而变得比较容易熔化。一般说，若炉中具有一千二百度以上的温度就有铁水滴到炉底。在铁水上面还有一层熔化了的渣，等铁水积蓄多了就可打开出铁口出铁了。
生铁中含炭量高（1.7％以上），含硫磷等杂质也较多，因此很脆，不能锻造。这就需要炼钢，以便减少生铁中的炭和杂质。炼钢的方法有许多种，现在常见的有低温炼钢、反射炉、坩锅、转炉、平炉、电炉等方法。虽然炼钢方法不同，所用设备不同，但基本上都是用氧化的方法降低铁中炭的含量及除去杂质。炭及杂质被氧化后有的成为气体冒出来，有的变成渣子而从铁中分出来。最后我们就可以得到机械性能很好的钢了。
炼好了钢以后，我们还要把它作成所需要的形状，如农具、机械零件以及钢板、钢丝、钢梁、钢管等等。于是需要用锤锻、压轧等方法制成各种钢材。经过锻轧后钢就更加致密，性质更好。所谓“千锤百炼”也正是由这里来的。有时为了提高钢的性能还需要进行热处理，就是把钢加热到适当温度并以不同快慢速度冷下来。例如在水中或油中迅速冷却就叫做“淬火”；有的慢慢地冷就叫做“退火”等等。究竟要用什么办法热处理，这要根据钢号和要求来决定。
钢的种类很多。如果按照成分来分，可大致上分为两大类：炭钢与合金钢。炭钢的主要成分是铁和炭，此外还有少量锰、矽、磷、硫等元素。改变钢中炭的分量，就能得到容易切削和弯曲但不易折断的软钢，或是非常硬的钢，或是可以切削弯曲但又很硬的钢。如果在钢中加入锰、矽、铬、镍、钼、钒、钨等元素就成为合金钢。各种合金元素对钢的性质有不同的影响。根据不同用处及要求可以配制各种钢号：如结构钢、工具钢、滚珠轴承钢、不锈钢、耐酸钢、高温钢、磁钢、变压器钢等等。这些钢在机器制造、航空、铁路建设、农业机械、电讯、军事工业及其他经济部门中都是不可少的材料。