碳素鋼有各種分類方法,如按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優(yōu)質碳素鋼。按用途則又可分為碳素結構鋼、碳素工具鋼。此外,還可以按冶煉方法和所保證的性能要求等來進行分類。
碳素鋼是指通常含碳量小于1.35%的鐵碳合金,其中還含有限量以內的硅、錳和磷、硫等雜質及其它微量的殘余元素。碳素鋼是近代工業(yè)中使用早、用量的基本材料,世界各工業(yè)國家,在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時,也非常注意改進碳素鋼質量,擴大品種和使用范圍。特別是20世紀50年代以來,氧氣轉爐煉鋼、爐外噴吹、連續(xù)鑄鋼和連續(xù)軋制等新技術被普遍采用,進一步改善了碳素鋼的質量,擴大了使用范圍。碳素鋼的產量在各國鋼總產量中的比重,約保持在80%左右,它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業(yè),而且在近代的石油化學工業(yè)、海洋開發(fā)等方面,也得到大量使用。
鐵在自然界中分布極廣,但是人類發(fā)現和利用鐵卻比黃金和銅要遲。這首先是由于天然單質狀態(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(1535℃)又比銅(1083℃)高得多,使它比銅難以熔煉。
人類早發(fā)現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家曾經在古墳墓中,發(fā)現隕鐵制成的小斧;在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教經文中,記述了當時太陽神等重要神像的寶座是用鐵制成的。鐵在當時被認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。生鐵堅硬,但性脆;鋼具有彈性;熟鐵易于機械加工,但要比鋼柔軟。從生鐵煉鋼,就是減低生鐵內的碳量,以及將硅、硫和磷雜質除去。