钢铁可以說是目前应用最广泛的材料．目前全球每年钢产量超过４ 亿吨．修房造屋, 铺路架桥, 要用钢铁；制造机器、设备要用钢铁；制造飞机、轮船、大炮要用钢铁．在战争期间, 钢铁的消耗量更为惊人．１９７３ 年埃及和以色列之间爆发战争, 双方１８ 天内损失坦克达２０００ 多辆, 消耗钢铁约１０ 万吨．

　　钢铁是从哪儿來的呢?

　　自然界存在有陨铁, 是小行星进入大气层燃烧冶炼后得到的．我們用的钢铁都是用铁矿石冶炼而來, 其方法是: 把铁矿石和还原剂（一般用焦炭）加入高炉, 从炉腰鼓入大量空气（或者是富氧空气）, 点火使焦炭燃烧, 产生高温的二氧化碳（CO２）气体, 再与焦炭发生反应, 得到还原剂一氧化碳（CO）．在高温下, 一氧化碳与铁矿石发生反应, 还原出铁來成为铁水, 而其他杂质与造渣剂反应生成比铁水轻的渣浮在上面, 除去渣就得到铁水．這就是高炉炼铁．生成的铁水经过炉外精炼, 就可得到铸造生铁．其余铁水装入炼钢用的平炉、转炉或电炉中, 在高温下通入氧气, 使铁中的碳与氧气发生反应, 生成气体跑出來, 再加入其他物质以控制其中氮、硫、磷等元素的含量, 就得到钢水．這就是炼钢．

　　铁按其中碳的含量來分类:

　　纯铁: 纯度在９９.９％以上, 是和锡类似的白色固体．它性能差, 几乎没有什么用途．

　　熟铁: 含碳量低於０.４％, 韧性较好．

　　生铁: 含碳量高於１.７％, 质地硬而脆, 强度较高．

　　钢: 含碳量介於０.４％～１.７％之间．它性能良好, 种类繁多, 应用广．生铁分为普通生铁和铸造生铁两类．普通生铁又叫炼钢生铁, 仅用作炼钢的原料．铸造生铁用於铸造各种零部件, 以前多用灰口铁, 其中的碳呈片状分布在铁原子中．灰口铁熔点低, 熔液的流动性好, 适用於生产机床底盘、农具、铁锅等强度高而不要求韧性好的用具．近年來人們又开发了一种新的球墨铸铁, 其中的碳呈球形分布在铁中．球墨铸铁机械强度高, 加工性能好, 韧性有所提高, 可以部分代替钢．

　　生铁中由於碳的含量高, 使铁的脆性增加, 韧性降低, 而钢则由於含碳量适宜, 强度高又韧性好, 因而应用广泛．钢主要分为两大类: 碳素钢和合金钢．

　　碳素钢又叫普通钢, 其主要成分是铁和碳, 其余元素含量虽然很少, 但也能影响其性质．例如, 硅能增加钢的强度和硬度, 但降低其韧性．锰能增加钢的强度、硬度和韧性, 提高耐磨性．磷和硫都是有害杂质, 它們使钢在高温下或低温下脆性增加, 易破坏断裂．

　　碳素钢主要用作结构钢和工具钢．目前美国有９０％的建筑采用钢结构而不用钢筋混凝土, 高耸入云的摩天大楼几乎都是钢结构, 日本也有８１.４％的建筑采用钢结构．

　　在普通钢中掺入镍、钨、钼、钒、铜、钛、铝、钴、硅等元素, 就可以获得性质不同的合金钢．合金元素的加入使钢的性质发生了质的飞跃, 获得了许多优异性能．

　　第一个被认真研究的合金钢是锰钢, １８８２ 年由英国的哈德苏尔德首先研制成功．锰钢具有优良的耐磨性和抗震性, 适用於制造碎石机和钢轨．后來研制成功的高锰钢, 含锰量达８０％, 性极坚韧, 是制造舰艇和坦克装甲的好材料．

　　１９１２ 年, 英国人布里尔利把一定比例的镍、铬加入钢中, 研制成功了不锈钢．它具有极高的耐腐蚀性, 在高温下也不会氧化．制造汽轮机叶片、耐酸器件、飞机零件等都要用到它．我們日常生活中所用的不锈钢刀、叉、盘等也是用這种合金钢生产的．

　　以铁、钴、镍为主要成分的耐热钢, 可以在８００℃以上的高温环境中正常工作．美国宇航局研制的钴基合金, 工作环境温度可达１１５０℃．而在钢中加入锯, 其工作温度可达１３００～１６００℃．在美国＂阿波罗＂飞船上所用的一种涂有钼的化合物, 能在２７６０℃的高温下工作．人們为什么对耐热钢如此感兴趣呢? 這是因为: 有了高性能的耐热钢, 可以提高火力发电站的蒸汽温度, 从而提高发电厂的热效率（目前发电厂的最高热效率仅为４０％）．而火箭喷气发动机喷口的工作温度约１３８０℃, 没有耐高温的喷口, 就难以提高火箭的速度．人們在這方面的研究正逐步深入．

　　在古典小说中常写到削铁如泥的宝刀, 而真正称得上削铁如泥的是硬质合金钢, 它是采用粉末冶金工艺制成的: 把难熔的钨、钽、钛、钼等元素的碳化物的硬质颗粒, 与铁合金的粉末混合后压制成型, 经高温烧结而成．硬质合金钢的抗压强度极高, 含钴１０％的碳化钨基合金, 其强度可达３５０～ ３７０kgmm２（kg 为千克, mm 为毫米）, 是世界上强度最高的合金．有的硬质合金钢做成的刀具, 在１４００～１５００℃下仍然可以高速切削金属．