有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮(或其它碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒長(zhǎng)大,使鋼強(qiáng)化,節(jié)約鋼材。在中國(guó)和某些國(guó)家,為適應(yīng)專(zhuān)業(yè)用鋼的特殊要求,對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整,從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專(zhuān)業(yè)用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。
碳素工具鋼含碳量在0.65~1.35%之間,經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性,主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具(見(jiàn)工具鋼)。
含碳量在2.11%時(shí),作為鑄鐵和碳鋼的黃金分割點(diǎn)。碳含量在2.11%之前為碳鋼。碳含量在2.11%之后為鑄鐵。而碳含量在0.0218%至0.77%之間稱(chēng)為亞共析鋼,0.77%至2.11%之間稱(chēng)為過(guò)共析鋼。含碳量為0.77%為共析鋼。碳含量在2.11%至4.3%,稱(chēng)為亞共晶白口鑄鐵,碳含量在4.3%至6.69%之間稱(chēng)為過(guò)共晶白口鑄鐵。碳含量在4.3%為共晶白口鑄鐵。
鐵在自然界中分布極廣,但是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)和利用鐵卻比黃金和銅要遲。這首先是由于天然單質(zhì)狀態(tài)的鐵在地球上是找不到的,而且它容易氧化生銹,再加上它的熔點(diǎn)(1535℃)又比銅(1083℃)高得多,使它比銅難以熔煉。
人類(lèi)早發(fā)現(xiàn)鐵是從天空落下的隕石,隕石含鐵的百分比很高(鐵隕石中含鐵90.85%),是鐵和鎳、鈷的混合物??脊艑W(xué)家曾經(jīng)在古墳?zāi)怪?,發(fā)現(xiàn)隕鐵制成的小斧;在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教經(jīng)文中,記述了當(dāng)時(shí)太陽(yáng)神等重要神像的寶座是用鐵制成的。鐵在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是帶有神秘性的珍貴的金屬,埃及人干脆把鐵叫做“天石”。在古希臘文中,“星”和“鐵”是同一個(gè)詞。
鐵是地殼中較豐富的元素,僅次于氧、硅、鋁。磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦是重要的鐵礦。單體金屬常用焦炭、鐵礦石和石炭石為原料煉得。用氫氣還原純氧化鐵可得到純鐵。含碳在1.7%以上的鐵叫生鐵(或鑄鐵)。含碳量少于0.2%的鐵熔合體稱(chēng)為熟鐵或鍛鐵。含碳量介于1.7-0.2之間的鐵熔體叫做鋼。生鐵堅(jiān)硬,但性脆;鋼具有彈性;熟鐵易于機(jī)械加工,但要比鋼柔軟。從生鐵煉鋼,就是減低生鐵內(nèi)的碳量,以及將硅、硫和磷雜質(zhì)除去。