生铁化学式(生铁和钢的化学式怎么写)

铁是自然界中的一种元素，原子序数为26，化学式为Fe。

纯铁在自然界中是稀有的，不一定非要得到它，因为它的物理化学性质对古人来说用处不大。自古以来，冶铁业冶炼的铁其实就是铁碳合金。碳和杂质含量低于0.5%的为熟铁，也称熟铁和软铁；其中，低碳钢杂质较少；含碳量0.5%-2%，杂质低，为中碳钢或高碳钢；含碳2%-5%的生铁也叫铸铁，因为它只能通过铸造和浇铸来成型。

自然界中几乎不存在纯铁。铁在自然界中一般以铁矿石的形式存在，包括Fe2O3(赤铁矿)、Fe3O4(磁铁矿)、FeCO3(菱铁矿)、FeS2(黄铁矿)等。在一定温度下，这些铁矿石与还原剂接触，还原铁。还原过程从500℃开始，需要1000℃才能得到成人量的铁。熟铁的熔点是1500度，生铁是1100度。

在炉温达到1000度之前，人们无法通过冶炼得到铁，只能通过陨落的流星。陨石含铁比例很高(铁陨石中90.85%)。它们是铁、镍、钴的混合物，类似于铁合金，所以很珍贵。人们在古埃及前朝的遗址中发掘出了距今5000年的陨石珠子。1972年，河北省藁城市太西村商代(公元前14世纪)遗址出土了一件带铁刃的青铜霰。整个霰残长11.1厘米，孔径宽8.5厘米，外刃断裂，残刃裹铜约1厘米，已完全氧化。经鉴定，残刃无人工冶铁特征；镍的分布说明刀刃是陨铁做的，人工冶铁得不到。到目前为止，我国已经出土了四件带陨星刃的青铜兵器。

人类首次进入冶炼时代后，熔点较低的铜矿石最先被冶炼出来。冶铁技术的发明是人类历史上的一件大事，因为铁比铜分布更广，储量更大，铁合金的硬度更高。早期的冶铁技术，炉很小，矿石和碳一层一层地放，在鼓风箱里鼓风，温度可以达到1000度左右。被还原的铁片沉入炉底，不能熔化成液态。而且要等炉凉了才拿出铁来——这种材料是海绵状的熟铁片，结构松散，含有很多氧化物。只有通过反复锻造，挤压出杂质，才能得到比较纯净的熟铁件。这种早期的炼铁技术被称为块状熔炼。2009年，在甘肃省临潭县莫沟遗址发掘出两根铁棒。经过树轮校正，C14的年代为公元前1510年至公元前1310年，即公元前14世纪。经清华大学和牛津仪器公司检测，铁棒为“块状熔炼渗碳钢”锻造，这是一种熔炼金属。

生铁的熔点只有1100度。在块状熔炼过程中，如果炉内温度较高，可以通入更多的空气体来生产生铁。生铁分为白生铁、麻生铁和灰生铁。主要区别在于硅含量。硅可以使铁碳合金中的碳和铁呈现游离状态。碳或硅含量低的生铁为白生铁，其断面为白色。这种铁又硬又脆，但很耐磨。当硅含量在1.5-3%之间时，大部分碳处于游离状态，切面呈灰色。这种生铁是灰色生铁。其硬度低，脆性小，耐磨。中间的是麻口生铁——白口之间有鳞片石墨。其中，最难生产的是灰色生铁。中国在春秋晚期左右出现白生铁，比欧洲国家早1900多年；最迟在公元前5世纪春秋末期、战国初期就可以将白生铁软化，制成锻造铸铁，比西方早了2300多年；到战国中期，我们已经可以铸造麻生铁；到西汉中期，可以铸造灰铸铁。至此，除了球墨铸铁和合金铸铁，我国人民已经能够生产出现代工业所能生产的各种生铁品种。而西汉中后期河南珙县铁生沟冶铁场出土的铁，经金相检验，有放射状球状球墨铸铁，其球化率相当于现代标准的一级。也就是说，在大约2000年前的西汉时期，中国铁器中的球墨是将低硅铸铁软化退火后得到的。然而，现代球墨铸铁直到1947年才在国外研制成功。这是中国古代铸铁技术的伟大成就，也是世界冶金史上的奇迹。

中国的冶铁技术在西汉时期发展迅速，达到了相当的高度，远远领先于西欧。之后由于钢铁的使用，从技术上来说，冶铁技术虽然有进步，但没有那么迅速。但这并不妨碍它在社会生产、生活和战争中的大规模使用。

在欧洲，以块铁为原料的渗碳炼钢技术出现于前10- 5世纪。春秋末期，中国出现了块状炼铁和渗碳炼钢技术。春秋晚期湖南长沙杨家山一座墓葬中出土了一把青铜“铁剑”。经金相检验，证明是钢制的。中国人在汉代掌握了一种独特的炼钢方法——生铁脱碳退火法。同时，我国人民掌握了炸钢的方法；到了两晋南北朝，发明了浇钢法。明代在浇钢法的基础上发明了“苏钢”冶炼法。

但和其他经典炼钢方法一样，无论是浇钢、炸钢还是苏钢，都是在低温下精炼，处于半熔融状态。碳含量不易控制，杂质不易去除，钢也无法铸造。由于这些缺点，要获得好钢，就必须充分发挥人们的经验和技术来克服这些缺点。比如苏刚的方法，在1300度的高温炉前，技师要一手夹住熟铁，一手浇注铸铁，双手互相配合，控制炉温。这绝对需要高超的手艺和羚羊的通灵能力，绝非一朝一夕之功。实际上，中国的人们已经以高度的智慧、独创性和勤奋超越了时代的技术缺陷。但在科技的绝对水平上，他们和欧洲没有本质区别，没有质的飞跃。这一飞跃的标志是液态炼钢，它使控制碳含量、去除杂质和铸造变得更加容易。但是，如果你想得到铁水，你必须有更高的温度。

最早的高温液态炼钢法是坩埚炼钢法，出现于18世纪初。到19世纪中叶，出现了转炉炼钢法和平炉炼钢法，19世纪出现了电炉炼钢法，大大推进了炼钢技术。但这些都是西欧的现代炼钢方法，中国的钢铁冶炼技术在这个时期已经落后了。