生鐵 - 含碳量大于2％的鐵碳合金
生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金，工業(yè)生鐵含碳量一般在2.11%-4.3%，并含Si、Mn、S、P等元素，是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品。根據(jù)生鐵里碳存在形態(tài)的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵等幾種。生鐵性能為堅硬、耐磨、鑄造性好，但生鐵脆，不能鍛壓。
簡介
鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態(tài)存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由于石墨質(zhì)軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。但它的抗位強度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等
球墨鑄鐵里的碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機械性能遠勝于灰口鐵而接近于鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛用于制造曲軸、齒輪、活塞等高級鑄件以及多種機械零件。此外還有含硅、錳、鎳或其它元素量特別高的生鐵，叫合金生鐵，如硅鐵、錳鐵等，常用做煉鋼的原料。在煉鋼時加入某些合金生鐵，可以改善鋼的性能。
特性
煉鋼生鐵里的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。
鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態(tài)存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由于石墨質(zhì)軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。但它的抗位強度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等。
球墨鑄鐵里的碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機械性能遠勝于灰口鐵而接近于鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛用于制造曲軸、齒輪、活塞等高級鑄件以及多種機械零件。此外還有含硅、錳、鎳或其它元素量特別高的生鐵，叫合金生鐵，如硅鐵、錳鐵等，常用做煉鋼的原料。在煉鋼時加入某些合金生鐵，可以改善鋼的性能。
分類
生鐵是含碳量2.11%-6.67%并含有非鐵雜質(zhì)較多的鐵碳合金。生鐵的雜質(zhì)元素主要是硅、硫、錳、磷等。生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔等方法加工成形。但含硅高的生鐵（灰口鐵）的鑄造及切削性能良好。?
生鐵是高爐產(chǎn)品，按其用途可分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵兩大類。習(xí)慣上把煉鋼生鐵叫做生鐵，把鑄造生鐵簡稱為鑄鐵。鑄造生鐵通過鍛化、變質(zhì)、球化等方法可以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善并提高其機械性能，因此，鑄造生鐵又可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特種鑄鐵等品種。?
生鐵也可分為普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵，，后者主要是錳鐵和硅鐵。合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，如脫氧劑、合金元素添加劑。普通生鐵占高爐冶煉產(chǎn)品的98%以上，而煉鋼鐵又占中國目前普通生鐵的80%以上，隨著工業(yè)化水平的提高，這個比例還將逐漸增加。
從廣義的角度講，鐵還分為化學(xué)純鐵（含C幾乎為零），工業(yè)純鐵（含C小于0.05%），以及海綿鐵、粒鐵等。但它們皆非高爐冶鐵產(chǎn)品，而且用途也各異。當鐵中含C在0.03%-1.2%范圍時則為鋼，含C1.2%-2.5%的鐵缺乏實用性，一般不進行工業(yè)生產(chǎn)。?
流程
生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進熱風(fēng)，噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。
在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏?，用?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。
高爐內(nèi)的還原氣體產(chǎn)生于風(fēng)口前的燃料燃燒，這一過程產(chǎn)生了兩大運動流：一個是上升的熱煤氣流，一個是下降的爐料流（鐵礦石、焦炭、熔劑等）。高爐內(nèi)的一切反應(yīng)均發(fā)生于煤氣和爐料的相向運動和相互作用之中。它包括爐料的加熱、蒸發(fā)、揮發(fā)和分解；鐵及其它元素的還原；爐料中非鐵氧化物的熔化、造渣和生鐵的脫硫；鐵的滲碳及生鐵的形成；爐料和煤氣之間的熱交換等等，是一系列物理化學(xué)反應(yīng)過程的總和。
成分
生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對生鐵的性能均有一定的影響。
碳（C）：在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵），主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當可提高生鐵的強度和硬度，含量過多，則使生鐵難于削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。
硅（Si）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。
錳（Mn）：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時，含錳量適當，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進入爐渣。
磷（P）：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因為硫減低了生鐵熔點，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，有時為了要增加流動性，含磷量可達1.2%。
硫（S）：在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動性，顧含硫高的生鐵不適于鑄造細件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%（車輪生鐵除外）。
區(qū)別
鋼系由生鐵再煉而行，有較高的機械強度和韌性，還具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能
鐵與鋼的區(qū)別
鐵在自然界中蘊藏量極為豐富，占地殼元素含量的5％，居地球物質(zhì)中的第四位。鐵元素很活潑，容易與其它物質(zhì)結(jié)合。習(xí)慣上常說的鋼鐵是對鋼和鐵的總稱。鋼和鐵是有區(qū)別的，所謂鋼鐵，主要由兩個元素構(gòu)成，即鐵和碳，一般碳和元素鐵形成化合物，叫鐵碳合金。含碳量多少對鋼鐵的性質(zhì)影響極大，含碳量增加到一定程度后就會引起質(zhì)的變化。由鐵原子構(gòu)成的物質(zhì)叫純鐵，純鐵雜質(zhì)很少。含碳量多少是區(qū)別鋼鐵的主要標準。生鐵含碳量大于2.0％；鋼含碳量小于2.0％。生鐵含碳量高，硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉等優(yōu)良物化應(yīng)用性能，因此被廣泛利用。
生鐵與熟鐵的區(qū)別
生鐵一般指含碳量在2~4.3%的鐵的合金。又稱鑄鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳及少量的硫、磷等，它可鑄不可鍛。根據(jù)生鐵里碳存在形態(tài)的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。煉鋼生鐵里的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態(tài)存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。
由于石墨質(zhì)軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。但它的抗位強度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等。球墨鑄鐵里的碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機械性能遠勝于灰口鐵而接近于鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛用于制造曲軸、齒輪、活塞等高級鑄件以及多種機械零件。此外還有含硅、錳、鎳或其它元素量特別高的生鐵，叫合金生鐵，如硅鐵、錳鐵等，常用做煉鋼的原料。在煉鋼時加入某些合金生鐵，可以改善鋼的性能。
一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵，含量在0.2-1.7%的叫鋼，含量在2%以上的叫生鐵。熟鐵軟，塑性好，容易變形，強度和硬度均較低，用途不廣；生鐵含碳很多，硬而脆，幾乎沒有塑性。
反應(yīng)原理：Fe2O3+3CO=2FE+3CO2
方法
生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。
高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料鐘與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進熱風(fēng)，噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。
鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰粉與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏?，用?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。
高爐內(nèi)的還原氣體產(chǎn)生于風(fēng)口前的燃料燃燒，這一過程產(chǎn)生了兩大運動流：一個是上升的熱煤氣流，一個是下降的爐料流（鐵礦石、焦炭、熔劑等）。高爐內(nèi)的一切反應(yīng)均發(fā)生于煤氣和爐料的相向運動和相互作用之中。它包括爐料的加熱、蒸發(fā)、揮發(fā)和分解；鐵及其它元素的還原；爐料中非鐵氧化物的熔化、造渣和生鐵的脫硫；鐵的滲碳及生鐵的形成；爐料和煤氣之間的熱交換等等，是一系列物理化學(xué)反應(yīng)過程的總和。