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或稱鋼鐵、鋼材,是一種由與其他元素結合而成的合金,當中最普遍的是。碳約占鋼材重量的0.02%至2.0%,視乎鋼材的等級。其他有時會用到的合金元素還包括。碳與其他元素有硬化劑的作用,能夠防止鐵原子的晶格因原子滑移過其他原子而出現位錯。調整合金元素的量,及其存在與鋼中的形式(溶質元素及參與相),就能夠控制鋼成品的特性,例如硬度、延展性及強度。加了碳的鋼會比純鐵更硬更強,但是這種鋼的延展性會比鐵差。

含碳量高於2.0%的合金叫鑄鐵,因為這種合金的熔點較低,可鑄性強。鋼又跟熟鐵不同,熟鐵可以含有少量的碳,但這些碳雜質都是夾雜在鋼中的殘留熔渣。鋼有兩種跟鑄鐵和熟鐵不同的特性,就是鋼的耐銹度較高,以及可焊度更佳。

儘管在文藝復興之前很久,人們已經懂得使用各種低效的方法來生產鋼,但是鋼的普及化要等到十七世紀,也就是有了更高效的生產法之後。自從在十九世紀發明了貝塞麥煉鋼法[1]之後,鋼就成了一種可大量生產的廉價材料。後來煉鋼法經過更多的改進,例如鹼性氧氣煉鋼法,使得鋼的生產價格更低,但同時品質更好。時至今日,鋼已經成為世界上普遍的材質,年生產量達十三億噸。在各種建築基礎設施工具船隻汽車機械電器武器中,鋼都是一種主要的成分。現代鋼鐵一般用各種標準化團體所制定的不同品質標準來區分。

歷史

自古以來,人們已經知道鋼的存在,當時的熔煉可能是用煉鋼爐,或其他熔鐵設施,而裡面燒的是碳。

已知最早的鋼成品是一塊鐵器,出土於土耳其安那托利亞的卡曼-卡萊赫於克遺蹟,約有四千年的歷史[2]。其他古代鋼來自東非,可追溯至公元前1400年。在公元前4世紀,伊比利亞半島出產了像利刃彎刀這種鋼兵器,而古羅馬軍隊則在用諾里庫姆出產的鋼兵器。中國人早在戰國時代(公元前403-221年)就已經懂得用淬火來硬化鋼材,而到了漢朝(公元前202-公元220年),中國人更創造出用熟鐵和鑄鐵熔在一起煉鋼,於是用這種技術在公元一世紀就做出了中碳鋼。東非的哈亞人在接近2,000年前就發明了一種高熱高爐,使得他們在那個時候能用1,802 ℃的高溫來鍛造碳鋼。

生產

當鐵礦準備被商業過程提煉前,鐵礦的含碳量仍然是太高。要得到鋼,必須把礦石熔掉,並重新處理來減低含碳量至適當水平,而在這個時候還可以加入其他元素。然後把液體用連續鑄造法鑄成厚鋼板,又或是用鑄造法鑄成鋼錠。大約96%的鋼是用連續鑄造法處理,而只有4%的鋼被鑄成鋼錠。之後把鋼放進均熱爐里加熱,再用熱軋軋成厚鋼板、鋼塊或鋼坯。厚鋼板會被熱或冷軋成鋼片或薄鋼板。鋼坯會被熱或冷軋成鋼條、鋼棒及鋼線。鋼塊則會被被熱或冷軋成結構鋼,如工字梁及鐵路軌道。

鋼鐵工業

現在我們都把鋼和鐵工業合稱為「鋼鐵工業」,好像它們本身就是一個個體,但是在歷史上它們是不同的產品。鋼工業通常被用作經濟進度的指標,因為鋼在基礎設施與整體經濟發展中有着舉足輕重的角色。

用途

鐵和鋼都被廣泛地應用於建造道路、鐵路、其他基礎設施、設備與建築。大部分的現代架構,諸如體育場摩天大樓橋樑機場,都是用鋼製的支架來支撐。就算是用混凝土的結構,也要用鋼筋來加固。此外,鋼在家用電器汽車製造都有廣泛應用。儘管用的汽車主體正在增加,但是它們的主要材料仍然是鋼。鋼也被用於各種建造用的材料,例如螺栓釘子螺絲。其他常見應用還包括造船、輸送管道採礦、離岸建設、航天、白色家電(如洗衣機)、工程作業車輛(如推土機)、辦公室家具、鋼棉、工具及個人用背心式盔甲或載具用裝甲(當中最有名的是軋壓均質裝甲)。鋼還是不少現代雕塑家喜用的金屬素材

視頻

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參考文獻