纯铁对制造业的重要意义

深入解析纯铁在制造业中的关键作用

新闻资讯 / 2024-11-22 10:00:00 纯铁材料 制造业应用 材料科学 工业纯铁 材料性能


铁，这个源自拉丁文“ferrum”的元素，以其光亮的银白色外表和过渡金属的身份，自古以来就扮演着至关重要的角色。它不仅是宇宙中大质量恒星聚变的产物，还是超新星坍塌前释放能量的最后元素。铁的原子核，拥有56个核子，是所有元素中每个核子质量最低的。然而，这种宝贵的金属在地球表面并不常见，因为它极易氧化。尽管如此，我们仍能从赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿和黄铁矿等矿石中提取铁。

在工业领域，铁以不同的形式存在。当碳含量不低于2.11wt.%时，我们称之为生铁；而碳含量低于0.0218wt.%的铁，则被称为纯铁。纯铁根据其用途，可以进一步细分为原料纯铁、电磁纯铁和军工纯铁。中国作为全球最大的钢铁生产国，虽然在粗钢产量上占据半壁江山，但在高端特殊钢和特种合金的品质上，仍存在一定的差距。其中，铁基原料的纯度是关键制约因素之一。通过精选原料和精炼方法，我们可以去除夹杂元素，提高材料的纯净度。纯铁作为铸造和炼钢行业的基础材料，其纯度直接关系到高端特殊钢和特种合金的品质。


原料纯铁以其组织致密、无气孔和夹渣、表面洁净的特点，广泛应用于高端铸铁件、铸钢件和特殊钢冶炼等领域。它能够减少废钢带入的杂质和有害元素对材料的影响，保证冶金质量和高纯净度。例如，用纯铁生产的核乏燃料储运容器无铸造缺陷，晶界偏析夹杂；车轴齿轮箱、变速箱体和大型曲轴等军工配件具有优异的动态力学性能、疲劳性能和过热能力；舰船柴油机机体、缸盖、缸套等高端铸件则具有高的抗热疲劳强度、硬度和耐磨性，从而延长了发动机的使用寿命。

高端特殊钢和特种合金的生产离不开纯铁。纯铁不仅是冶炼原料，它本身也是一种材料。自1886年美国西屋电气公司首次制备低碳电工钢以来，纯铁的发展一直推动着工业的进步。随着冶金技术和装备的进步，发达国家越来越重视高纯铁和超纯铁的研发。日本东邦亚铅公司通过电解法成功开发出高纯度的铁，并已实现商业化。高纯铁和超纯铁金属箔具备良好的耐蚀性、磁性能和力学性能。


纯铁纯度的提高，不仅能够改善高端特殊钢和特种合金的纯净度，还能提高材料性能。作为磁性材料，高纯度纯铁能显著降低矫顽力，提高磁导率。高超纯铁具有高熔点、高塑性的特点，是具有发展潜力的军工新材料。它能大幅减少高端特殊钢和特种合金中的夹杂物与有害元素，有助于提高韧性、疲劳强度和蠕变强度，适用于飞机起落架、航空轴承、传动变速装置等高端装备，显著提升我国工业实力和国防能力。高超纯铁的夹杂物极少，能有效降低材料的电极电位差异，避免点蚀发生，形成所谓的高超纯不锈铁。

纯铁的研究不仅具有科学意义，还能帮助我们深入理解铁的各种性态，探索自然与宇宙物质的演变。同时，研究铁的力学性能可以揭示铁的强度极限，为钢铁材料的高性能化发展提供科学指导。

发展纯铁产业在科学和工程上都具有重要意义。它能够促进和强化工业的材料基础，为中国质造、中国智造提供强有力的支撑，提升我国的综合实力，是我国工业化发展的时代必然。


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