什麼稱為鋼鐵的合金化

① 彈簧鋼的合金化都有哪些元素，有什麼特性

碳是鋼中的主要強化元素，對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據使用要求，彈簧鋼材料應是中高碳的合金鋼。當今世界各國普遍採用的彈簧鋼，含碳量絕大部分在0.45%～0.65%。
為了克服彈簧鋼強度提高後韌性和塑性降低的難題，也有降低碳含量的趨勢。中國對低碳馬氏體彈簧鋼進行了深入的研究，如28mnsib、35mnsib等，其碳含量在0.30%左右。實踐表明，這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用，有足夠強度和優良的綜合力學性能，尤其是塑性、韌性極好。日本研究開發的幾種高強度彈簧鋼，如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等，碳含量均在0.40%左右。
合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能（如耐高溫、耐蝕）等。
很多彈簧鋼以硅為主要合金元素，它是對彈減抗力影響最大的合金元素，這主要是由於硅具有強烈的固溶強化作用；同時，硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大，改變回火時析出碳化物的數量、尺寸和形態，提高鋼的回火穩定性。目前，國內鋼材牌號中wsi為1.8%～2.2%，是現有標准中含硅最高的彈簧鋼。但硅含量如果過高，將促進鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向，並且使冶煉困難和易形成夾雜物，因此，過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。
由於鉻能夠顯著提高鋼的淬透性，阻止si－cr鋼球化退火時的石墨化傾向，減少脫碳層，因此是彈簧鋼中的常用合金元素，以鉻為主要強化元素的彈簧鋼50crv使用較廣泛。
錳是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明，wmn必須大於0.5%，以使淬火時彈簧鋼心部完全較變為馬氏體，但當wmn超過1.5%時，韌性明顯下降，這在選擇彈簧鋼時應優先考慮的。
鉬可以提高鋼的淬透性，防止回火脆性，改善疲勞性能，現有標准中加鉬的彈簧鋼不多，加入量一般在0.4%以下。
釩是強碳化物形成元素，固態下所析出的細小彌散的mc型碳化物具有很強的沉澱強化效果。在35crmnb鋼中加入0.11%v，可顯著提高鋼的淬透性，還發現釩能有效降低35simnb鋼的脫碳敏感性，認為這與釩降低鋼中有效固溶碳、防止晶粒長大和阻止晶界擴散並提高抗氧化性有關。

② 什麼是合金化

提高鋼的強度既簡便又便宜的方法是增加碳含量。然而，這種方法使其他所希望的性能遭到消弱，如成型性，焊接性，韌性和其他一些性能。幾個性能都重要的情況下的幾種應用，碳含量必須保持在低水平。在低碳鋼中為了獲得高強度並同時保持高水平的綜合性能最經濟的方法是應用微合金化技術。

為什麼要高強度

應用高強度鋼可以降低板厚度從而在許多應用中降低重量。在汽車工業，車體減輕可以節省燃油從而保護環境（減少排氣量）。在造船工業，船體減輕可以裝載更多的貨物。圖3顯示的是管道在管線結構中的應用。對於一個18m長，外徑1000mm的管道，當用高強度鋼X70代替低強度鋼時其重量可以從14t降低到6t。另一個重要的例子是民用建築，如圖4所示，的建築形式，用460MPa的高強度鋼代替低強度鋼（235MPa）可以節省材料40%，重量降低超過50%，焊接材料可以節約超過70%。
微合金化的效果

圖5表明了主要微合金化元素Nb，V和Ti對提高強度和韌性的作用以及其強化機理。這三個元素均是通過細化晶粒和沉澱強化提高強度，但每種機理強化程度不同。Nb具有最強的晶粒細化強化效果，而V具有最強的沉澱強化效果，Ti介於上述兩者之間。如圖6所示，晶粒細化是唯一的能夠同時提高韌性的強化機理。因此，當同時需要高強度和高韌性綜合性能時就需要添加鈮，譬如管線鋼和結構鋼。在圖5中還可以反映出鈮是經濟有效的。如要使低碳鋼的屈服強度提高100MPa，需要添加0.02%的鈮，而釩則需要添加兩倍的量。

鈮的晶粒細化引起的強烈效果與其在軋制時通過固溶，特別是碳氮化鈮析出延遲奧氏體再結晶有關系。圖7顯示了分別含Nb，V，Ti鋼的效果。鈮阻止在軋制最後階段奧氏體的再結晶，促進了扁平晶粒的變形，從而導致非常細的鐵素體晶粒。

鈮的另一個重要影響是在中低碳鋼中降低轉變溫度促使貝氏體組織的形成，這一研究已經比較多了，如圖8所示。降低轉變溫度是由於在軋制過程中仍有一部分鈮留在固溶體中而沒有發生沉澱反應。這一效果在同時加入Nb和Mo或同時加入Nb和B時由於協同作用而加強，如圖所示。其中一個實際例子是X80管線鋼，鐵素體-低珠光體組織在得到韌性要求的同時卻達不到強度級別。

微合金化不僅僅對軋制產品有作用。V可以在熱處理級別鋼種提高強度，而鈮可以細化晶粒。如圖9所示，在正常熱處理之後，鈮明顯的細化了晶粒。

為了得到所希望的高水平性能，在煉鋼時很好的控制雜質含量如S、N、P等也是非常重要的，特別是對需要高韌性的板材產品。圖10表明了S是如何影響沖擊性能的。為了把S含量控制在低的水平，應用硫化物形狀控制（通常用鈣處理）對於避免生成對橫向韌性有損害的延長硫化鎂是非常重要的。

如圖11所示，氮對熱影響區的韌性的損害是非常大的，因此低氮是值得提倡的。這一損害可以用鈦固定游離的氮以降低其影響。氮化鈦在高溫時非常穩定，因此它可以阻止晶粒的增長。圖12顯示了鈦固氮處理提高熱影響區韌性的益處。然而用鈦需要很好的控制手段。加入到鋼中的鈦的量要以固定氮所需要的量為上限。如果多加了鈦將促使形成碳化鈦，這樣對熱影響區的韌性有損害，如圖13所示。氮對焊接金屬的韌性也是有影響的，如圖14。
板材產品的微合金化
板材產品方面的技術進展可以作如下描述：

50年代後期： Nb的引入
60年代： 控制軋制的試驗探索
70年代： 全面實行微合金化和控制軋制
80年代： 實行加速冷卻
90年代： 實行直接淬火
圖15表示的是微合金化元素Nb、V和Ti在不同的冷卻工藝下在板材中的強化效果，Nb的提高強韌性的效果尤為突出。
微合金化板材有著非常廣泛的應用，如管線鋼，造船鋼，海洋平台，民用建築（橋梁、高架橋，建築）以及其它領域。

如表1所示，管線鋼產品的發展，表明雖然碳的含量在不斷降低，但其強度卻在增加，這一原因前面已經說明。提高到X80級的產品已經進行商業生產，一些鋼鐵公司已經開發了X100級別。提高抗氫致裂紋需要更嚴格的煉鋼工藝並需要非常低的碳和硫含量，如表2所列的工業產品。

最後，表3對幾種管線鋼進行了總結，包括熱軋和爐卷產品。在表中我們可以注意到一些鋼中的含鈮量高於正常情況的含鈮量，在0.07~0.09%之間。這些鋼最近幾年在北美已經進行商業生產。高鈮含量可以把奧氏體再結晶延遲到更高的溫度（如圖7所示），這使控軋工藝更加寬松，如高的終軋溫度，這對有功率限制的鋼板軋機是有益的。而且，這些超低碳高Nb鋼具有非常好的韌性特性。

對於海洋平台和造船業來講，自70年代以來的趨勢是降低含碳量，特別是在高焊接工作量並需要提高焊接性能的情況下。表4顯示的是分別通過正常的熱處理和加速冷卻工藝生產的335MPa級的典型的化學成分。

在民用建築方面，圖16表明了在瑞典現代橋梁應用的高強度微合金化鋼。用高強度鋼，屈服強度460MPa級，熱機械工藝（TMCP）可以降低重量15，000t，降低費用2500萬美元。表5顯示的是50mm厚結構板材產品典型的化學成分，工藝分別為正常情況（N），控軋（TM），淬火和回火（QT），熱機械工藝（TMCP）和直接淬火（DQ）。最近幾年，安全防火變得越來越重要。如圖17所示，防火結構鋼已經發展起來，該鋼添加Nb和Mo以提高高溫強度。
汽車工業用熱軋和冷軋薄鋼板

在70年代初第一次石油危機之後，微合金化熱軋和冷軋薄鋼板在汽車工業獲得了廣泛應用。用高強度鋼代替低強度鋼過去是現在依然是降低汽車車重的有效方法，以節省燃料。安全方面的需要也激發了高強度鋼的應用。
熱軋薄鋼板

熱軋低合金高強度鋼（HSLA）薄鋼板主要用於卡車的底盤部分，也用於大客車的車輪，輪轂等部件。傳統的屈服強度水平在350MPa到550MPa之間，具有鐵素體加少量珠光體組織。表6列出了一些典型的化學成分。過去，這些鋼也用Ti作為主要微合金化元素來生產，尤其是在過去鋼的含硫水平比較高。加入鈦的另外一個主要作用是控制硫化物的形狀。但是由於其碳化物形成的動力學原因，軋制工藝十分復雜，大部分情況下是不允許的，以避免出現典型的最終產品性能大范圍的分散，圖18。在鐵素體-少量珠光體鋼中，當薄板的厚度方向需要使用兩種微合金化元素來獲得更高的強度時，Nb和V的結合將使性能分散范圍小些。以上考慮涉及到Ti的碳化物沉澱強化作用。如果只用來固定N，則Ti很有效。在含Nb鋼中，強度進一步提高，因為更多的Nb將使鑄造性能也得到改善。

最近，開發出690MPa級卡車大梁用鋼，它利用了在由熱帶軋機直接軋出的貝氏體鋼中所有的強化機理，圖19。表7列出了兩種歐洲產品的合金設計。

鐵素體-貝氏體鋼，含10~30%的貝氏體，用於車輪、輪轂和底盤，它比鐵素體-珠光體鋼具有更優越的凸緣壓邊延伸性能。與鐵素體-馬氏體——雙相鋼相反，當焊接的輪轂輪箍被拉伸時，使用這種鋼不會出現局部頸縮。如圖20所示，當合金設計、軋制參數——卷取溫度——得到控制從而第二相主要為貝氏體相時，就可達到強度和成型性的最優配合。
冷軋薄鋼板

傳統的微合金高強度冷軋薄板用鋼在汽車工業已使用了25年，但部分汽車零件不需要高的成型性。圖21顯示了罩式退火鋼板的典型化學成分。傳統的微合金鋼也可在連續退火線上生產，此時，對於給定的鋼種，可以獲得更高的強度。例如，如圖22所示的用於汽車側擋板的雙相鋼。
更復雜形狀的產品——汽車車體（integrated
panels）的開發以及傳統鋼達不到罩式退火同樣的成型性而引入連續退火生產薄鋼板，需要開發一種新的類型鋼，即無間隙鋼——超低碳IF鋼。

無間隙鋼添加Ti、Nb或Ti+Nb生成無間隙原子。尤其在鍍鋅產品中，TiNb無間隙鋼可獲得最優配合的機械性能以及更好的表面質量，如圖23、24、25、26、27、28所示。僅添加Ti的無間隙鋼易於產生表面缺陷。

匹茲堡大學的最新研究工作已經表明，當鈮在鐵素體晶界溶解時，它能起到重要的作用。晶界處溶解的鈮改善冷加工脆性，並能降低鍍鋅產品的粉化趨勢。
用於鍛造的微合金鋼

微合金化技術在鍛造汽車零件鋼中的應用允許除掉傳統的淬回火熱處理生產汽車零件，從而顯著節省生產成本。表8列出了一些在市場上出現的鋼種。

現已生產了僅含微合金元素V、僅含Nb以及Nb、V復合微合金鋼。研究表明，復合添加Nb和V對提高強度比單獨添加這兩種微合金元素中的任何一種更有效。Nb提高了V的析出潛能。

在這種產品上，最新成果包括有直接淬火（馬氏體）或空冷獲得的低碳馬氏體+貝氏體或貝氏體鋼，它們表現出韌性得到改善。表9給出了一個例子。
高強度緊固件與懸掛彈簧

傳統的冷鍛高強度緊固件用鋼為中碳鋼，由淬回火得到最終產品所需的性能。用低碳微合金鋼替代中碳鋼，不需要熱處理就能得到最終所需的機械性能，並且消除了在收線過程中的中間球化處理。表10給出了8.8級鋼（鐵素體—珠光體）與10.9級鋼（鐵素體—貝氏體）的化學成分。

懸掛彈簧是另一種使用微合金化技術而達到減重的產品。北美生產出熱處理後抗拉強度為2000MPa級、HRc為53-55的鋼。化學成分與機械性能在表11中列出。
滲碳鋼

在滲碳處理鋼中，尤其在溫鍛條件下，晶粒非正常長大較為普遍。這些鋼中加入鈮抑制晶粒非正常長大，這項技術已在日本使用多年，最近在北美也取得應用。微合金元素添加到這些鋼中而帶來的另一個好處是通過更高的加熱溫度而有可能減少滲碳時間。鈮的加入抑制晶粒長大，因而使在更高溫度滲碳成為可能。
結構用型鋼

在結構用型鋼技術上的最新主要進展是僅使用一種化學成分就可滿足幾種技術條件的含鈮結構型鋼/橫梁鋼已工業化。這種由Chaparral鋼鐵公司開發的「多級別」鋼，典型的成分僅含0.01-0.02%Nb（目標為0.015%），這足夠將ASTM
A36的屈服強度提高到345MPa以上而抗拉強度限制在550MPa以下，從而既能滿足ASTM A36又能滿足 ASTM
A572-50的技術條件。鈮是選擇性添加微量元素，因為為了滿足50級鋼的最低屈服強度要求，可能要多添加一些V，為0.02-0.03%（與0.015%Nb相比），這會提高結構型鋼的抗拉強度，使它接近或超過550MPa，而當滿足A572-50的技術要求時，又超過了A36所允許的要求。其它ASTM鋼的技術要求可由A572-42、A572-50、A529-42、A5290-50、A709-36與A709-50等多級別鋼滿足。
鋼筋

該產品用於大型混凝土結構以提高抗拉能力。大直徑高強度級別鋼筋添加了V和Nb。一些現代軋鋼廠採用水冷技術取代微合金化提高強度。圖29為V和Nb在焊接用鋼筋中的強化效果。
世界微合金化鋼的發展

世界微合金化鋼的發展可由Nb的總消耗量來描述，因為Nb是一種主要微合金化元素，並且75%的Nb用於微合金化鋼，見圖30。70年代Nb的消耗量急劇上升。當時控軋工藝在全世界范圍內被採用，同時汽車工業使用量也在增加。80年代是穩定期，但微合金化鋼產量繼續增加。Nb消耗量的穩定是因為鋼鐵廠效率的提高，如連鑄設備的安裝、加速冷卻，對給定量的最終產品，這可節省原材料。然而在Nb消耗量達到飽和點後，在90年代Nb的需求又顯著增加。這是受許多重要的鋼鐵公司產品結構調整的影響，他們的品種集中在附加值產品，包括微合金化鋼。圖31很好的顯示出在歐洲微合金化鋼增加情況。從圖中明顯看出，在該地區，與粗鋼相比，FeNb的消耗量顯著增加。在歐洲，每噸鋼中的FeNb為60g。

除了微合金鋼產量增加外，Nb使用領域也在增加。如圖32所示，在70年代中期，Nb主要用在管線鋼產品。為開發該產品中而發展起來的微合金化技術在隨後的時間里被應用在其他領域，如該圖所示的2000年情況。
結論
微合金化技術是一條生產高強度和其它所需性能的高質量產品的經濟有效途徑。
世界范圍內的微合金化鋼的產量不斷增加。新的鋼種已開發出來，並應用在許多領域，保持著鋼在材料領域的良好競爭能力。

③ 大多數的金屬材料實際上是合金,請舉出幾個生活中的例子

常用合金

(1)鋼鐵

鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量最大的金屬材料。

按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。

含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。

(2)鋁合金

鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量僅次於氧和硅，是金屬中含量最高的。純鋁密度較低，為2.7 g/cm3，有良好的導熱、導電性(僅次於Au、Ag、Cu)，延展性好、塑性高，可進行各種機械加工。鋁的化學性質活潑，在空氣中迅速氧化形成一層緻密、牢固的氧化膜，因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。

鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性，良好的塑性和較高的強度，稱為防銹鋁合金，用於製造油箱、容器、管道、鉚釘等。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高，但防蝕性能有所下降，這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發的高強度硬鋁，強度進一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構件。Al-Li合金可製作飛機零件和承受載重的高級運動器材。

目前高強度鋁合金廣泛應用於製造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運行速度，並具有抗海水侵蝕，避磁性等特點。

(3)銅合金

純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，有極好的導熱、導電性，其導電性僅次於銀而居金屬的第二位。銅具有優良的化學穩定性和耐蝕性能，是優良的電工用金屬材料。

工業中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。

Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu佔60%～90%、Zn佔40%～10%，有優良的導熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb，可用作滑動軸承材料。

青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu�Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度，並使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，因此錫青銅常用於製造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用Al、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強度最高的銅合金，它無磁性又有優異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。

白銅是Cu-Ni合金，有優異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。

.特種合金

目前工業上應用的合金種類數以千計，現只簡要地介紹其中幾大類。

(1)耐蝕合金

金屬材料在腐蝕性介質中所具有的抵抗介質侵蝕的能力，稱金屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個條件之一：

①熱力學穩定性高的金屬。通常可用其標准電極電勢來判斷，其數值較正者穩定性較高；較負者則穩定性較低。耐蝕性好的貴金屬，如Pt、Au、Ag、Cu等就屬於這一類。

②易於鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質中形成具有保護作用的緻密氧化膜，這種現象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等。

③表面能生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產物膜的金屬。這種情況只有在金屬處於特定的腐蝕介質中才出現，例如，Pb和Al在H2SO4溶液中，Fe在H3PO4溶液中，Mo在鹽酸中以及Zn在大氣中等。

因此，工業上根據上述原理，採用合金化方法獲得一系列耐蝕合金，一般有相應的三種方法：

①提高金屬或合金的熱力學穩定性，即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學穩定性高的合金元素，使形成固溶體以及提高合金的電極電勢，增強其耐蝕性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即屬此類。不過這種大量加入貴金屬的辦法，在工業結構材料中的應用是有限的。

②加入易鈍化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基體金屬的耐蝕性。在鋼中加入適量的Cr，即可製得鉻系不銹鋼。實驗證明，在不銹鋼中，含Cr量一般應大於13%時才能起抗蝕作用，Cr含量越高，其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質中有很好的抗蝕性，但在非氧化性介質如稀硫酸和鹽酸中，耐蝕性較差。這是因為非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同時對氧化膜還有溶解作用。

③加入能促使合金錶面生成緻密的腐蝕產物保護膜的合金元素，是製取耐蝕合金的又一途徑。例如，鋼能耐大氣腐蝕是由於其表面形成結構緻密的化合物羥基氧化鐵〔FeOx·(OH)23-2x〕，它能起保護作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進這種保護膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr製成耐大氣腐蝕的低合金鋼。

金屬腐蝕是工業上危害最大的自發過程，因此耐蝕合金的開發與應用，有重大的社會意義和經濟價值。

(2)耐熱合金

這類合金又稱高溫合金，它對於在高溫條件下的工業部門和應用技術領域有著重大的意義。

一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應增大，因此，一般的金屬材料都只能在500 ℃～600 ℃下長期工作。能在高於700 ℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。「耐熱」是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。

提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層緻密的氧化膜，並牢固地附在鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續進行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫塗層。

提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結構、性質的化學觀點看，大致有兩種主要方法：

一是增加鋼中原子間在高溫下的結合力。研究指出，金屬中結合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數有關。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內最強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬於間隙化合物，它們在金屬鍵的基礎上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。

利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可製得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學穩定性。其中鎳基合金是最優的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni�Cr�Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經處理後，其使用溫度可達1 000 ℃～1 100 ℃。

(3)鈦合金

鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠高於Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區發現的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量約達4.2億噸，接近國外探明鈦儲量的總和。

純鈦機械性能強，可塑性好，易於加工，如有雜質，特別是O、N、C等元素存在，會提高鈦的強度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。

鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環境中，其鈍化膜在受到破壞後還能自行癒合。因此，鈦對空氣、水和若干腐蝕介質都是穩定的。鈦和鈦合金有優異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強鹼溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩定，將鈦或鈦合金放入海水中數年，取出後，仍光亮如初，遠優於不銹鋼。

鈦的另一重要特性是密度小。其強度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業金屬材料中最高的。

液態的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應不同部門的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩定性，可在相當高的溫度下長時間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸長加工成型，其最大伸長可達到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30%。

由於上述優異性能，鈦享有「未來的金屬」的美稱。鈦合金已廣泛用於國民經濟各部門，它是火箭、導彈和太空梭不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設備以及若干輕工業部門中要大量應用鈦合金，只是目前鈦的價格較昂貴，限制了它的廣泛使用。

(4)磁性合金

材料在外加磁場中，可表現出三種情況：①不被磁場所吸引的，叫反磁性材料；②微弱地被磁場所吸引的，叫順磁性材料；③強烈地被磁場吸引的，稱鐵磁性材料，其磁性隨外磁場的加強而急劇增高，並在外磁場移走後，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數過渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數金屬是鐵磁性的。

金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土�鈷系、鐵�鉻�鈷系和錳�鋁�碳系合金。

磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學等新興技術領域中，有著日益廣泛的應用。

④ 在現實生活中鋼鐵是怎樣煉成的

作者尼古拉•奧斯特洛夫斯基在解釋這部作品的標題時說：「鋼是在烈火里燃燒、高度冷卻中煉成的，因此它很堅固。我們這一代人也是在斗爭中和艱苦考驗中鍛煉出來的，並且學會了在生活中從不灰心喪氣。」作者在塑造保爾這一形象時，用內心獨白、書信、格言警句，揭示了這一形象的內心的全部復雜性和成長過程。保爾的形象是社會主義青年一代中最光輝最典型的代表。無論從思想內容還是從藝術形式來看，這部小說都可以稱為30年代的蘇聯文學中最優秀的作品之一，而就它對讀者影響的力量和深度來說，在世界文學史上也是獨一無二的。

⑤ 46個專業術語，讓你更了解鋼鐵與耐火材料的關系

耐火材料是鋼鐵冶煉中爐襯的必需品，熟悉了解煉鋼窯爐的每一個結構部位以及耐火材料與窯爐、鋼鐵的關系，知道每一個煉鋼行業的專業術語都是耐火材料供應商必備的專業。
1、轉爐爐齡:
轉爐在一個爐役(以更換爐底計)期間煉鋼的爐數，也稱爐底壽命。提高爐齡對提高生產率，降低耐火材料消耗，改善鋼的質量，降低煉鋼成本，以充分發揮轉爐煉鋼的優越性有重要意義。但單純追求高爐齡會增加消耗，減少產量。
2、渣粘度:
熔渣內部相對運動時各層之間的內摩擦力，它是熔渣的重要物理性質之一。在高溫下粘度直接影響過程的反應速率;流動性好的渣有利於熔池內的傳熱，乃至溫度均勻分布。但渣粘度過小會嚴重侵蝕耐火材料。渣粘度與溫度和渣組成密切相關。
3、渣鹼度:
熔渣中鹼性氧化物與酸性氧化物濃度之比。它是熔渣的重要特性之一。在熔渣中形成絡合陰離子的(生成網路的)氧化物，如SiO2、P2O5、Al2O3等，為酸性氧化物;破壞熔體中絡合陰離子的氧化物，如CaO、MgO、MnO、FeO等，為鹼性氧化物。大多數工業渣鹼度可表示為：渣鹼度=(%CaO+1.4%MgO)/(%SiO2+0.84%P2O5)。常取：鹼度=%CaO/%SiO2。
4、脫碳速度:
煉鋼過程中氧化脫碳期單位時間氧化脫去的溶池碳量，即C%/min。脫碳速度受熔池碳含量、供氧強度、熔池溫度、溶池攪拌情況等因素影響。各種冶煉方法對脫碳速度都有一定要求。
5、脫硫率:
反映脫硫效果的指標。脫硫率=([%S]始-[%S]終)÷[%S]始×100%。在同一硫分配比情況下，增大渣量可提高脫硫率。
6、酸溶鋁:
用酸溶法得到的鋼中的AlN+Al溶。根據鋼種性能的要求，需要在冶煉過程中控制其含量。
7、全鋁:
鋼中以溶解態存在的鋁、以氮化物形式存在的AIN及以氧化物形式存在的Al2O3的全部鋁含量。
8、噴濺:
氧氣轉爐有時在吹煉過程中從轉爐爐口溢出或噴出渣鋼乳狀液體的現象。冶煉初期和爐渣「返干期」常發生嚴重的金屬飛濺。強度最大的噴濺通常發生在冶煉中期，即加第二批渣料前後。此時熔池液面上漲且出現最大脫碳速度。
9、命中率:
氧氣轉爐煉鋼停止吹氧時，所得到的符合目標含碳量和溫度的爐數所佔總吹煉爐數的百分率。
10、爐襯蝕損:
煉鋼爐爐襯的工作層在使用過程中經受一系列物理的、機械的和化學的侵蝕而損耗。物理作用侵蝕主要指高溫和急冷急熱;機械作用侵蝕指爐內液體和固體的運動沖擊;化學侵蝕則來自爐渣和爐氣。不同冶煉期和不同爐襯部位，蝕損情況也不同。
11、金屬損失:
轉爐煉鋼生產中出鋼量少於裝料量，即吹煉過程中損失掉的部分。金屬損失包括鐵水中碳、硅、錳和磷氧化時的損失、鐵氧化進入煙塵的損失以及噴濺和爐渣中氧化鐵所帶走的損失等。
12、回磷:
鋼鐵生產過程中已脫除的磷重新返回金屬中的現象。如：轉爐出鋼時加入脫氧劑，鋼中含磷量就可能會回升。
13、供氧強度:
單位時間內噸鋼所消耗的氧量。它是吹氧操作的一個主要參數。最大供氧強度[m3/(min·t鋼)]取決於設備的能力，即廢氣凈化系統、供氧裝置、管道、貯存器、流量調節器和流量計的能力。爐子的容積和熔煉噸位也決定著最大供氧強度。
14、拉碳法:
轉爐煉鋼終點控制方法之一，即在熔池含碳量達到出鋼要求時便停止吹氧。這種方法在吹煉終點時不但熔池的硫、磷和溫度等符合出鋼要求，而且熔池中的碳加上鐵合金帶入的碳也能符合所煉鋼種的規格，不需再專門向金屬追加增碳劑增碳。該法金屬收得率高、錳鐵消耗少;渣中FeO低，有利於提高爐齡;鋼中氣體、夾雜含量較低。提高一次命中率是發揮拉碳法優越性的重要手段。
15、增碳法:
轉爐煉鋼終點控制方法之一。在吹煉平均含碳量≥0.08%的鋼種時，皆採取吹到0.05%～0.06%C時便停吹,然後按所煉鋼種的規格,再在鋼包中增碳.該法省去了中途倒爐取樣和校正補吹,因而生產率高;終渣好，有利於減少噴濺和提高供氧強度;可增加廢鋼用量。但必須採用低硫、低灰分並乾燥的增碳劑。
16、一次吹煉:
轉爐煉鋼中，從開吹到停吹，只經一次倒爐就達到所煉鋼種成分及溫度要求命中的終點，無需補吹的吹煉操作。
17、二次吹煉:
轉爐煉鋼中從開吹到停吹倒爐未達到所煉鋼種成分和溫度要求的命中終點而需再補吹的操作。亦稱校正補吹。再補吹的爐數占總吹煉爐數的百分率叫再吹率。二次吹煉會降低生產能力，可能惡化鋼質，甚至改變鋼種。
18、單渣法:
氧氣頂吹轉爐煉鋼的一種操作方法。當鐵水含磷量較低時，吹煉時只需造一次渣就可達到磷含量的要求。這是生產率最高的吹煉方法。
19、雙渣法:
氧氣頂吹轉爐煉鋼的一種操作方法。當鐵水磷含量較高時(～0.4%或更高)，在吹煉初期，溫度較低而熔渣中又有很高的氧化鐵含量及相當鹼度，可以脫除一部分磷。為了進一步脫磷，必須把含磷渣倒出，再造新渣，這就是雙渣法。用中、高磷鐵水吹煉高碳鋼時磷的問題更嚴重，尤其需要採取這種操作方法。
20、留渣法:
轉爐煉鋼中用於中、高磷鐵水吹煉的操作法。其做法是將上一爐的終點渣留一部分在爐內，加金屬料後帶著這部分渣子吹煉，因終點渣含FeO高、溫度高、流動性好，對下一爐化渣及早期脫磷、脫硫有利。在吹煉中期再倒出一部分而重造新渣。所以留渣法實際上是雙渣留渣法操作。
21、深吹:
氧氣頂吹轉爐吹氧操作的一種方法，也叫硬吹。其做法是把槍頭移近熔池，或者變動槍頭設計增大氧氣工作壓力。硬吹的結果(和軟吹比)，渣中FeO減少，熔池殘磷、殘錳增高，槍頭壽命縮短，耐火材料損耗速度減小，爐鼻結殼(金屬)難去除，氧槍結殼增多，溢出爐外的熔渣減少，倒爐時未化完的廢鋼減少。在滿足氧槍壽命要求和磷含量符合規定的條件下，盡可能用硬吹。
22、淺吹:
氧氣頂吹轉爐吹氧操作的一種方法。其做法是把氧槍提高或降低供氣強度，使氧流的穿入深度較小。軟吹的結果(與硬吹比)，渣中FeO增多，熔池殘磷、殘錳減少，槍頭壽命延長，耐火材料損耗速度增大，爐鼻結殼(渣)易去除，氧槍結殼減少，溢出爐外的熔渣增加，倒爐時未化完的廢鋼增加。一般用高磷鐵水吹煉高碳鋼時，採用這種吹氧操作法。此法也叫低壓吹煉法，或叫軟吹。
23、零爐渣煉鋼工藝:
日本NKK公司的Fukuyama工廠的三座鹼性氧氣轉爐由於採用零爐渣工藝(ZSP)，使得工廠的原鋼年產量達到了1000萬噸/年。與傳統工藝相比，ZSP工藝關鍵在於注入轉爐之前對鐵水進行了充分的預處理(包括脫硅，脫磷)，從而達到煉鋼過程零排渣。
24、造渣:
調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣，以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下，並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
25、熔池攪拌:
向金屬熔池供應能量，使金屬液和熔渣產生運動，以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
26、爐外精煉:
將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程，也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉：爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是：可提高鋼的質量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
27、鋼液攪拌:
爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化，並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應，反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下，其冶金反應速度很慢，如電爐中靜止的鋼液脫硫需30～60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3～5分鍾。鋼液在靜止狀態下，夾雜物靠上浮除去，排除速度較慢;攪拌鋼液時，夾雜物的除去速度按指數規律遞增，並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
28、鋼包喂絲:
通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑，如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
29、鋼包處理:
鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(10～30分鍾)，精煉任務單一，沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置，工藝操作簡單，設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH)，鋼包真空吹氬法(Gazid)，鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
30、鋼包精煉:
鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60～180分鍾)，具有多種精煉功能，有補償鋼水溫度降低的加熱裝置，適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等，均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
31、惰性氣體處理:
向鋼液中吹入惰性氣體，這種氣體本身不參與冶金反應，但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零)，具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理，就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳，可以降低碳氧反應中CO分壓，在較低溫度的條件下，碳含量降低而鉻不被氧化。
32、預合金化:
向鋼液加入一種或幾種合金元素，使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的，加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧，轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收，起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前，與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
33、成分控制:
保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節，但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內;一般在不影響鋼性能的前提下，按中、下限控制。
34、增硅:
吹煉終點時，鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求，必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外，還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算，不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。
35、終點控制:
氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
36、出鋼:
鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。
37、清除爐渣:
通常出鋼後到下一爐裝料之前，必須將爐內的液態渣排盡。但有時留一些渣，並用石灰或煅燒白雲石稠化，然後前後搖爐使之掛在出鋼和裝料側爐牆上起保護作用。這兩種情況都需將液態渣清除盡，以防影響廢鋼熔化和倒入鐵水時產生激烈冒火。
38、火法噴補:
噴補爐襯的一種方法。它包括火焰噴補和發熱噴補，為乾式噴補。其原理是將干噴補料送入燃料—氧氣噴槍或氧氣噴槍的火焰中(後者需加入30～40%細生鐵屑)，噴補料部分或大部分在噴嘴火焰中熔化，處於熱塑狀態或熔化狀態，然後噴射到被噴補的爐襯磚表面。它很易與爐襯燒結在一起。
39、鋼液脫氧:
煉鋼過程重要步驟之一。氧化去除雜質後，必須脫除過剩的氧，以保證鋼的質量。在加入脫氧劑後，直到鋼液中脫氧元素[Me]的脫氧反應m[Me]+n[O]≒MemOn接近平衡，溶解氧含量較迅速地下降，夾雜(脫氧產物)含量隨之上升。與此相應，總氧含量起初保持恆定，而後在一段較長時間內，隨著脫氧產物的形核、長大、排出而逐漸降低，最後，氧在鋼液中達到一個穩定值。
40、沉澱脫氧:
它是將脫氧劑直接加入鋼液中與氧化合，生成穩定的氧化物，並和鋼液分離，上浮進入爐渣，以達到降低鋼中氧含量的目的，也稱直接脫氧。脫氧劑一般選擇脫氧能力強而且脫氧產物易排出鋼液的塊狀鐵合金(如錳鐵、硅鐵)或鋁塊，也可用復合脫氧劑(加硅錳合金)。
41、擴散脫氧:
它又稱間接脫氧法。氧作為溶質在鋼液與爐渣中的濃度比，在一定溫度下是一常數。往渣面上撒加與氧結合能力較強的粉狀脫氧劑，如C、Fe-Si、Al、CaSi或碎電石等粉劑，將渣中FeO不斷減少，鋼中的氧就會不斷向渣中擴散轉移，從而降低鋼液中含氧量。
42、完全脫氧:
在氧氣頂吹轉爐和其他類似的煉鋼法中，出鋼時鋼液約含400～800ppm氧，需加脫氧劑脫氧。脫氧的程度取決於鋼種，並以凝固時產生CO氣泡的程度來判斷。凡脫氧到凝固時不產生氣泡的稱完全脫氧，如鎮靜鋼的脫氧。完全脫氧除用錳鐵、硅鐵外，還加鋁，某些情況下還可使用硅鈣或其他強脫氧劑。
43、不完全脫氧:
脫氧後的鋼液在凝固時還有足夠的氧存在，可與碳反應生成CO以補償鋼的凝固收縮。如沸騰鋼和半鎮靜鋼就屬於不完全脫氧鋼。前者只加少量脫氧劑脫氧，後者的脫氧程度也遠比鎮靜鋼的低。
44、真空碳脫氧:
在真空條件下，利用碳氧反應，使鋼液中碳氧含量降低。鋼材中的氧主要以氧化物夾雜形式存在，氧是有害元素。在常壓下碳的脫氧能力較弱，而真空下碳的脫氧能力很強，可超過脫氧元素硅、錳和鋁。真空下碳氧反應為：[C]+[O]→CO↑，反應產物CO是氣態，不呈夾雜物形態，因此在真空下極易排除。對於某些要求碳含量極低的鋼鍾(如超低碳不銹鋼、純鐵、硅鋼)，為了避免在煉鋼爐內最後脫碳的困難，可在真空處理中脫碳。
45、真空脫氮:
氮在一定情況雖被認為是一種微量合金元素，但對鋼有其不利的一面，如對低碳鋼，它會導致時效和蘭脆;此外與鋼中鈦、鋁等元素易形成脆性夾雜物。鋼液真空處理時，降低精煉容器中氮的分壓PN2，使鋼液中的氮外逸，即可達到脫氮的目的。但和真空脫氫相比，由於氮在鋼液中的溶解反應平衡常數KN較高(KN=0.040),擴散速度慢,因此鋼液真空處理時,氮的脫除率一般僅為10%～25%。
46、真空脫氫:
鋼液真空處理時，降低精煉容器中氫的分壓PH2，使鋼液中的氫外逸，即可達到鋼液脫氫的目的。氫的溶解反應平衡常數KH是溫度的函數，在1600℃時氫在鋼液中的KH很低(KH=0.0027),擴散速度快,所以鋼液脫氫速度很快。真空度達到50Pa時即可將鋼中氫含量降到2.0ppm以下,從而可消除鋼材白點敏感性。採用DH法、RH法及其他真空脫氣處理都可獲得脫氫效果。

⑥ 鋼鐵到底是怎樣煉成的

煉鋼工藝過程
造渣：調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣，以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下，並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣：電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時，氧化末期須扒氧化渣；用雙渣法造還原渣時，原來的氧化渣必須徹底放出，以防回磷等。
熔池攪拌：向金屬熔池供應能量，使金屬液和熔渣產生運動，以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹：通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化，促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間，降低電耗，改善脫磷、脫硫操作，提高鋼中殘錳量，提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻，從而改善鋼質量，降低成本，提高生產率。
熔化期：煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫，並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期：普通功率電弧爐煉鋼的氧化期，通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷；去除氣體及夾雜物；使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度，要求脫碳量大於0.2％左右。隨著爐外精煉技術的發展，電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期：煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物，經化學反應選入氣相或排、浮入渣中，使之從鋼液中排除的工藝操作期。
還原期：普通功率電弧爐煉鋼操作中，通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉：將煉鋼爐（轉爐、電爐等）中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程，也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉：爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是：可提高鋼的質量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌：爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化，並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應，反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下，其冶金反應速度很慢，如電爐中靜止的鋼液脫硫需30～60分鍾；而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3～5分鍾。鋼液在靜止狀態下，夾雜物*上浮除去，排除速度較慢；攪拌鋼液時，夾雜物的除去速度按指數規律遞增，並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲：通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑，如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理：鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短（約10～30分鍾），精煉任務單一，沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置，工藝操作簡單，設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法（RH、DH），鋼包真空吹氬法（Gazid），鋼包噴粉處理法（IJ、TN、SL）等均屬此類。
鋼包精煉：鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長（約60～180分鍾），具有多種精煉功能，有補償鋼水溫度降低的加熱裝置，適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種（如超純鋼種）的精煉。真空吹氧脫碳法（VOD）、真空電弧加熱脫氣法（VAD）、鋼包精煉法（ASEA-SKF）、封閉式吹氬成分微調法（CAS）等，均屬此類；與此類似的還有氬氧脫碳法（AOD）。
惰性氣體處理：向鋼液中吹入惰性氣體，這種氣體本身不參與冶金反應，但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」（氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零），具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理，就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳，可以降低碳氧反應中CO分壓，在較低溫度的條件下，碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化：向鋼液加入一種或幾種合金元素，使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的，加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧，轉化為脫氧產物排出；另一部則為鋼水所吸收，起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前，與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制：保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節，但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內；一般在不影響鋼性能的前提下，按中、下限控制。
增硅：吹煉終點時，鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求，必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外，還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算，不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。
終點控制：氧氣轉爐煉鋼吹煉終點（吹氧結束）時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼：鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。

⑦ 鋼鐵是什麼與什麼的合金

就是對出鋼以後的鋼水進行脫氧合金化所需要的鐵合金，常用的有硅鐵，錳鐵，硅錳合金，鎳鐵，鉻鐵，鈦鐵等。

⑧ 鋼鐵是怎麼煉成的要詳細過程

煉鐵：

輸料系統把燒結礦（由燒結廠燒成的）、焦碳、石灰石等原料輸入到高爐頂的布料系統，由布料系統均勻的按一定比例布入爐內。熱風系統將風吹進高爐，焦碳燃燒形成一定的高溫（1150--1200度）化學氣氛，燒結礦中鐵的氧化物在這種溫度和環境下發生還原反應。

礦石中的氧一部分形成二氧化碳，一部分變成一氧化碳，還有一些雜質氣體被高溫排走，進入除塵凈化系統和高爐燃氣回收系統，無用的二氧化碳被排走，一氧化碳被回收再利用。礦石中的鐵被還原後在高溫下行成液態鐵水。

鐵水又叫生鐵。生鐵可分三類：一類是供煉鋼用的鋼鐵（硅SI含量小於1.25%）；一類是供澆鑄機件和工具的鑄造鐵（硅含量大於1.25%）；還有一類是鐵合金（主要是錳鐵和硅鐵）。

煉鋼：

實質上是將鐵水（生鐵）加溫並添加不同的元素，通過吹氧等手段，使鐵的含碳量降低到0.2-1.7%的冶煉過程。可煉出多種不同質地的鋼。如加錳，就煉出錳鋼；加鎳、鉻、鈦就煉出不易生銹的鋼。

(8)什麼稱為鋼鐵的合金化擴展閱讀：

鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。

合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。

合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足,Mn品位較低外,W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。

含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。

碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr,耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。

鋼鐵中碳的來源：煉鐵的原料之一是鐵礦石，鐵礦石主要成份是Fe2O3,沒有碳。煉鐵的原料之二是焦碳。煉鐵過程部分焦碳留在了鐵水中，導致鐵水中含碳。鋼鐵的生產 由鐵礦石煉生鐵。

由生鐵作原料煉鋼，煉鋼的過程主要是除碳的過程.還不能將碳除盡，鋼需要有一定量的碳，性能才達到最佳。

按冶煉設備分

⑴轉爐鋼 用轉爐吹煉的鋼，可分為底吹、側吹、頂吹和空氣吹煉、純氧吹練等轉爐鋼；根據爐襯的不同，又分酸性和鹼性兩種。

⑵平爐鋼 用平爐煉制的鋼，按爐襯材料的不同分為酸性和鹼性兩種，一般平爐鋼多為鹼性。

⑶電爐鋼 用電爐煉制的鋼，有電弧爐鋼、感應爐鋼及真空感應爐鋼等。工業上大量生產的，是鹼性電弧爐鋼。

按鋼的品質分

⑴普通鋼 鋼中含雜質元素較多，含硫量ws一般≤O.05%，含磷量wP≤0.045%，如碳素結構鋼、低合金結構鋼等。

⑵優質鋼 鋼中含雜質元素較少，含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%，如優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。

⑶高級優質鋼 鋼中含雜質元素極少，含硫量ws一般≤O.03%，含磷量wP≤0.035%，如合金結構鋼和工具鋼等。高級優質鋼在鋼號後面，通常加符號「A」或漢字「高」以便識別。