氣缸
[拼音]:tie
[英文]:iron
元素符號Fe,灰白色金屬,在元素週期表中屬Ⅷ族,原子序數26,原子量55.847,常見化合價為+2、+3。
性質和用途
鐵在低於911℃時為α鐵,呈體心立方點陣;911~1392℃時為γ鐵,呈面心立方點陣;1392~1536℃為δ鐵,又呈體心立方點陣。
純鐵的延展性良好,磁效能良好,易氧化,紅熱時容易使水分解而生氫;鐵能溶解於稀鹽酸、稀硫酸和稀硝酸,但不溶於濃硫酸。加熱時能和鹵素、硫、磷、矽等非金屬起反應,但和氮不直接化合。
鐵的地殼丰度為5.6%,居氧、矽和鋁之後,佔第四位。鐵除以金屬狀態出現於鐵隕石以外,絕大部分作為含鐵礦物存在。地殼中有300多種含鐵礦物(氧化物、硫化物、矽酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等)。主要鐵礦石的含鐵礦物有赤鐵礦(Fe2O3)、針鐵礦(Fe2O3·H2O)、褐鐵礦(nFe2O3·мH2O)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)和鈦鐵礦(FeTiO3)等。
鐵是現代工業最重要和應用最多的金屬材料。常用的是鐵和碳等元素組成的合金,即鋼和生鐵。鐵及其合金具有優異的效能(磁性好,強度高,硬度大,易於塑性加工或鑄造成形等),因而在人類生產及生活中起著極為重要的作用。在人類社會發展史上把廣泛使用鐵製生產工具的時代稱為“鐵器時代”,以標誌生產力的大發展。直到現代,生鐵和鋼仍是用量最多的重要金屬材料。1980年世界產生鐵5.05億噸,鋼7.18億噸。
簡史
世界上最早使用鐵的國家是中國、埃及和印度(見冶金史)。早期的鍊鐵方法是塊鍊鐵,後來用豎爐鍊鐵。中國在春秋時代晚期(公元前 6世紀)已煉出可供澆鑄的液態生鐵;隋唐之際(公元600年左右),開始用煤鍊鐵;明代(1368~1644),已能用焦炭冶煉生鐵。
歐洲到14世紀才成功地煉出鐵水。17世紀中期已使用煤作高爐燃料。18世紀初英國達比 (A.Darby)試用焦炭代替木炭鍊鐵成功,被認為是鍊鐵發展史上的重要事件之一。隨著貝塞麥(H.Bessemer)轉爐鍊鋼法的發明,1870年英國一些高爐日產生鐵量增到100噸,在當時世界鋼鐵工業中居於領先地位。同期考伯(E.A.Cowper)發明了蓄熱式高爐熱風爐。此後,隨著轉爐、平爐、電弧爐鍊鋼法的發展,逐漸形成以生鐵為鍊鋼原料的現代鋼鐵生產體系,並廣泛建立鋼鐵聯合企業,進行大規模生產,構成龐大的世界鋼鐵工業。
鍊鐵方法
現代鍊鐵主要採用高爐法,佔世界鐵產量95%以上,個別地區採用直接還原鍊鐵法和電爐鍊鐵法。
高爐法
將鐵礦石在高爐中還原,熔化煉成生鐵。此法操作簡便,能耗低,成本低廉,可大量生產。生鐵除部分用於鑄件外,大部分用作鍊鋼原料。由於適應高爐冶煉的優質焦煤日益短缺,又出現了不用焦炭而用其他能源的非高爐鍊鐵法。
直接還原鍊鐵法
將鐵礦石在固態下用氣體或固體還原劑還原,製成含少量雜質元素的固體或半熔融狀態的海綿鐵、金屬化球團或粒鐵,作為鍊鋼原料(也可作高爐冶煉或鑄造的原料)。
電高爐鍊鐵法
在煉焦煤缺乏而電力資源較豐富的國家如挪威、瑞典,也有用電高爐鍊鐵的。電高爐早期有爐身,因為冶煉過程產生的煤氣較少,不能很好地預熱預還原鐵礦石,後來改為無爐身的還原電爐,可用強度較差的焦炭(或煤、木炭)作還原劑。電爐鍊鐵以電加熱代替部分焦炭,並可用低階焦炭;但耗電大,產量低,只在電價低廉的條件下使用。
工業生產的鐵
根據含碳量分為生鐵和鋼。生鐵一般含碳2.0%以上,含碳低於2.0%的稱鋼。生鐵又可根據原料、成分和用途分類,通常按用途不同分為鍊鋼生鐵、鑄造生鐵、合金生鐵等。
此外,鐵類產品還有:熟鐵、海綿鐵、工業純鐵等。