【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第五章铁 

§5-3铁的合金

【01】在§1-1“合金”【山注，化3-1-01，传送门CV21855227】中我们已经学到，纯净金属的某些机械性能（如抗压、硬度等）和耐热、抗腐蚀等能力常常不能满足各种生产的需要，而且制造成本也比较高，所以在一般情况下应用的金属材料，都是合金。我们在生产和日常生活里所接触到的铁器，一般都是由铁的合金所制成的。

【02】铁和其他金属或非金属组成的合金，最重要的有生铁、熟铁和钢。下面我们就来分别讨论。

生铁

【03】含碳量在1.7%以上的铁的合金叫做生铁，生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫和磷。生铁可以分成炼钢生铁和铸造生铁（简称铸铁）两种。炼钢生铁里的碳常以碳化铁Fe₃C的形式存在，它的断口常呈银白色，故又称白口铁。这种生铁质硬而脆，很难机械加工，只宜用作炼钢的原料，铸造生铁里的碳是以片状石墨而存在的，它的断口呈灰色，故又称灰口铁。这种生铁质较软，易加工，熔化后易于流动，能很好地充满砂模，宜于用来制造铸件。

【04】将熔化的铸铁用镁和硅处理后，铸铁中的片状石墨会变成球状。这种铸铁叫做球墨铸铁。它的好些机械性能比普通铸铁好，接近于钢，而制取比钢简单，成本低，所以生产上常用来代替某些钢材。

熟铁

【05】熟铁又名煅铁，它含碳量很少，一般在0.03~0.04%左右，并几乎不含有其他杂质。熟铁富延展性，易弯曲，不易折断，可以煅接。

钢

【06】钢的含碳量一般在0.04~1.7%之间。质坚硬，有弹性和延展性，可以煅打、压延，也可以铸造。钢的物理性质和机械性能会随着加热温度和冷却方法的不同而有改变。在一定的条件下对钢进行加热和冷却，从而改善钢的物理性质和机械性能的方法，叫做钢的热处理。钢的热处理的方法有多种，下面简单介绍退火、淬火、回火这三种方法。

1、退火

【07】即是把钢加热到900℃以上，然后让它慢慢冷却。经过这样处理的钢，硬度就较小，而韧性和延性增大。

2、淬火

【08】把钢加热到760~900℃，然后立刻投入冷水或油中，让它迅速冷却。这样处理后的钢硬度就很大，但比较脆。

3、回火

【09】把经过淬火处理的钢加热到100~650℃，然后让它冷却。经回火处理后，可以增加钢的韧性，降低它的硬度。

【10】钢按照化学成分不同，可分为碳钢和合金钢两大类。碳钢所含的碳、硅、锰比生铁少得多，几乎不含有硫和磷。根据含碳量的不同，碳钢的性质也各不相同，含碳量越多的硬度越大，含碳量低的韧性较强。工业上一般把含碳量在0.6%以上的叫高碳钢；含碳量在0.4~0.6%之间的叫中碳钢；含碳量不超过0.4%的叫低碳钢。中碳钢和低碳钢用来制造机器的零件、管子和钉子等。高碳钢用来制造工具。

【11】在钢里增加硅、锰、钼、钨、钒、镍、铬等元素，可使钢的机械性能、物理和化学性质发生变化，因而制得各种具有特殊性能的钢，叫做合金钢，又称特种钢。例如，钨钢、锰钢硬度很大，可以制造金属加工工具，拖拉机履带和车轴等。锰硅钢韧性特强，可用来制造弹簧片、弹簧圈。钼钢能抗高温，可用来制造飞机的曲轴，特硬的工具等。钨铬钢（又叫高速钢）硬度、韧性都很强，可作车刀。镍铬钢不受酸的侵蚀，不易氧化，是一种不锈钢，可制化学工业上用的耐酸塔，医疗器械，日常用具等。合金钢无论在工业上和国防上，都有着广泛的用途。

习题5·3

1、在含杂质30%的磁铁矿和含杂质20%的赤铁矿里，含铁的百分率各是多少？【50.7%，56%】

2、生铁、熟铁和钢在成分和性质上有什么不同？

3、炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁各有什么特点？

4、什么叫做退火？什么叫做淬火？经退火或淬火处理后的钢，在机械性能和物理性质上起了什么变化？

5、什么叫做合金钢？举出四种合金钢，并叙述它们的性质和主要用途。