等你爱我 钢琴版:化学题吖!~``````

生铁和钢的颜色可能观察出来吗?我不觉得
可以用密闭的装置通入氧气灼烧,可以算出含碳量, 含碳量在0.03%-2%的是钢,含碳量在2%-4.3%的是生铁

延展性

第二节 生铁和钢

在工农业生产和日常生活里，一般不使用纯净的铁。因为纯铁的强度不高，耐磨性较差，而且冶炼过程复杂，成本较高。常见的钢铁制品，是具有金属特性的生铁和钢，即含碳的铁合金。合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）经高温熔合在一起而成的具有金属特性的物质。

一、生铁和钢的成分及机械性能

【议一议】日常所用的钢铁制品，如铁锅、犁铧、菜刀、镰刀、斧头、铁丝、铁链等，它们的机械性能（如硬度、脆性、延展性、韧性等）是否一样？为什么？

生铁和钢的主要区别在于含碳量的不同。含碳量越多，越硬而脆；含碳量越少，延展性和韧性越好。人们根据生产和生活的需要，研制出含碳量不同，机械性能各异的铁合金，即生铁和钢。生铁中除含有碳以外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等元素。经过高温冶炼，使生铁里碳和其他元素的含量达到一定的标准就成为钢（表8—1）。

表8—1生铁和钢的含碳及机械性能的比较

根据性能的不同，生铁可分为下列几种：

炼钢生铁质硬而脆，难于加工，一般用来炼钢。因为它的断口常呈暗白色，俗称白口铁。

灰口铸铁具有良好的铸造、切削和耐磨等性能，可用来制造各种铸件，如机床座、炉子、铁管等，但不能锻轧。因为它的断口呈深灰色，俗称灰口铁。

球墨铸铁由铸铁水中加入镁或稀土使石墨在铸铁中呈球形，故称球墨铸铁。它的机械、铸造、切削加工等性能比一般铸铁好，价格便宜，可用来代替一部分钢材，制造机械零件等。

根据钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢就是普通钢，根据含碳量的多少，它又可分为高碳钢、中碳钢、低碳

表8—2碳素钢的含碳量、机械性能和用途

从表中可看出，含碳量高的碳素钢硬度大、韧性差，而含碳量低的硬度小、韧性好。

合金钢是在碳素钢中加入适量的一种或几种其他元素熔炼出来的具有各种特殊性能的钢（表8—3）。

表8—3几种常见合金钢的主要特性和用途

选学

钢的热处理

钢的机械性能，除了跟含碳量和含其他元素的量有关外，还依热处理的加工方法不同，而具有不同的机械性能。下面用缝衣针做两种不同的热处理，看一下对它的性能有何影响。

实验8—4 淬火和回火

1.淬火：取两枚缝衣钢针，用镊子夹住放在酒精灯火焰上烧至红热后，立即投入冷水里。取其中一枚，试一试能否将其弯曲？

2.回火：把一枚淬过火的钢针，用镊子夹住放在酒精灯火焰上加微热（不使钢针烧红）片刻，然后让它在空气中自然冷却。试一试能否将其弯曲？

实验表明，经过淬火处理后的钢针，难以将其弯曲，再经过回火处理，即可将其弯曲。

钢针通过淬火、回火两种不同的热处理后，就具有不同的性能。这种改变钢性能的方法叫做钢的热处理。淬火后的钢件可提高硬度、强度、耐磨性，但塑性和韧性降低，脆性增大，易折断。因此，为消除脆性，淬火必须跟回火相配合，才能提高钢件的硬度、强度、韧性等优良性能。

战国时期，我们的祖先已经开始用热处理工艺来降低白口铁的脆性。秦汉以后，钢铁热处理技术已有很大的发展，西汉已开始普遍使用。

二、生铁和钢的冶炼

1.生铁的冶炼

铁元素在自然界里分布很广，在地壳中其质量分数约为4.75％，在金属元素中仅次于铝。铁的化学性质比较活泼，地壳中的铁都以化合物的形式存在。在含铁化合物的矿石中，常用来炼铁的有磁铁矿石（主要成分Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分Fe2O3），褐铁矿石（主要成分2Fe2O3·3H2O）、菱铁矿石（主要成分FeCO3）等。

从铁矿石里把铁冶炼出来是一个很复杂的过程，其主要原理可用下面的实验说明。

实验8—5用一氧化碳还原氧化铁

按图8—4装置，在硬质玻璃管里放入少量红色的氧化铁粉末，在具支管里加入澄清的石灰水。先通入纯净的一氧化碳，点燃从支管口排出的一氧化碳，然后加热。

注意观察红色氧化铁的颜色变化和试管里石灰水的变化。并测试硬质玻璃管里的生成物能否被磁铁吸引。

从实验可以看到，红色的氧化铁粉末逐渐变黑，生成的黑色物质可被磁铁吸引，证明是铁；澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。实验表明，在高温下，一氧化碳将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳。

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

此反应就是工业上炼铁的主要反应原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

【想一想】上述实验中的尾气为什么要点燃烧掉？

工业上炼铁是在高炉（图8—5）中进行的。把铁矿石、焦炭、石灰石三种原料一起加入高炉，从下方通入热风，在炉内生成的一氧化碳，把氧化铁还原成铁。高炉冶炼出的是生铁，高炉煤气可作燃料。

2.钢的冶炼

钢具有许多优良的性能，使用范围大大超过生铁，因此大部分生铁是用于炼钢。

把生铁炼成钢的过程比较复杂，其主要反应原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物作氧化剂，使生铁里所含的过量的碳以及其他杂质转变为气体或炉渣而除去。

炼钢的主要设备有转炉、电炉、平炉。

三、我国钢铁工业的发展

钢铁的生产和使用是人类社会进步的一个重要标志。我国冶炼钢铁的历史悠久，早在周代就已经掌握了炼铁技术（图8—6），春秋末期到战国初期就出现了原始的炼钢。从考古出土的2000多年前春秋时期的钢剑看来，当时钢的质量已经达到了较高的水平。但是由于长期以来的封建统治，加上帝国主义的侵略，在新中国成立以前，我国钢铁工业长期处于极端落后状态。钢的最高年产量只有9.23×105t（92.3万吨）。新中国成立以后，我国钢铁工业得到了飞速的发展，特别是党的十一届三中全会以来，我国的钢铁产量有了大幅度的提高。我国钢的年产量 1949年只有 1.5×105t（15万吨），1978年已达3.178×107t（3178万吨），1988年达到 5.918×107t（5918万吨），居世界第4位，1994年超过9×107t（9000万吨），1996年突破1×108t（1亿吨），跃居世界第1位。钢铁的产品品种1992年已达到1000多个钢种，20多万个规格的钢材。全国绝大多数省、市、自治区都有大小不同的钢铁企业。我国的炼钢生产技术和科研工作在研究改善钢的质量，开发新的钢种，建立新的合金钢系列，以使钢铁工业真正成为我国国民经济的支柱产业。

有一个物理方法~~~~~
通电,使两块金属具有磁性~~~~~然后投入火中~~~~~再检查两块金属有无磁性~~~~~有的就是钢~~~~因为钢能做永磁铁~~~~

可加硫酸，因为生铁中含有铁，所以加入硫酸，产生气泡的是生铁。

颜色，硬度，粹度