黑色金属材料与有色金属的区别

工业上，通常把金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。

黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。除黑色金属以外的其他金属称为有色金属。黑色金属其实并非是黑色的，纯铁是银白色的，锰是银白色的，铬是灰白色的。因为铁的表面常常生锈，盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的三氧化二铁的混合物，看上去就是黑色的。人们称之为“黑色金属”。常说的“黑色冶金工业”，主要是指钢铁工业。因为最常见的合金钢是锰钢与铬钢，这样，人们把锰与铬也算成是“黑色金属”了。

铁在自然界中储藏量仅次于铝，约占地壳总质量的4.75%。以铁为基础原料的各种钢铁材料具有优良的性能，成为工业领域中不可替代的支柱材料之一。钢铁材料在我国汽车工业中仍占主流地位。一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总质量的3/4，轿车上约占2/3。在建筑工程中使用的圆钢、角钢、板材以及混凝土结构用的钢筋、钢丝、钢绞线等都属于钢铁材料。钢铁材料最大的特点是价格低廉，密度大，便于加工，因而得到广泛的应用。

1.铁的冶炼

自然界没有游离态铁单质，铁元素存在于铁矿石中，常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿等。

工业炼铁是把铁矿石、焦炭和石灰石等在高炉中经高温熔炼，使碳元素及硫、磷、硅、锰等其他杂质元素的含量降低到一定范围内，从铁矿石中把铁还原出来。

炼铁过程中主要的化学反应有：

图1-2-1　CO还原氧化铁

2.铁合金的分类

图1-2-2　高炉炼铁示意图

炼铁过程中得到的铁碳合金，主要成分是铁，同时含有较多的碳及其他杂质。根据其中碳含量不同，可以把铁合金分为生铁和钢。一般把含碳量介于2%～4.3%之间的铁碳合金称为生铁，其中含有较多的碳、硫、磷、硅等元素，质硬而脆，可铸不可锻，如烧菜用的铁锅、暖气片、机床的底座等由生铁制成。把含碳量介于0.03%～2%之间的铁碳合金称为钢，其中含有较少的碳、硫、磷、硅等元素，质硬、韧性好，有良好的延展性，可铸可锻。常用于制造机械、交通工具和武器等。

由生铁做原料炼钢，炼钢的过程主要是除去生铁中碳的过程。还不能将碳除尽，钢需要有一定量的碳，性能才达到最佳。由于采用的炼钢方法不同，去除碳及硫、磷、氧、氮等杂质的程度也会不同，所得钢的种类和质量也不同。(www.xing528.com)

表1-1　生铁的分类方法

注：表中的元素含量均指质量分数。

表1-2　钢的分类方法

注：表中的元素含量均指质量分数。

■资料卡片

不锈钢常识

通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢。不锈钢的定义是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和良好的耐腐蚀性能，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能，使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数大于12%合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。

不锈钢的分类方法很多。按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获得广泛的应用。

思　考

1.黑色金属有哪些？

2.铁合金的分类。