Dari besi murni hingga baja hingga baja paduan

Besi murni adalah logam yang sangat lunak dan tidak dapat digunakan untuk membuat pedang dan tombak atau untuk membuat panci dan bajak besi. Namun, ketika besi murni mengandung sejumlah karbon, besi tersebut menjadi baja yang kita gunakan di berbagai bidang. Besi murni dengan kandungan karbon 0,02% atau lebih menjadi baja karbon rendah dengan kekerasan rendah, yang dapat digunakan untuk menarik kawat dan menggulung pelat besi putih tipis. Baja dengan kandungan karbon 0,25% hingga 0,6% disebut baja karbon sedang, yang memiliki kekerasan sedang dan dapat digulung menjadi baja konstruksi, bos baja, paku, dan produk lainnya. Besi dengan kandungan karbon 0,6% hingga 2,0% menjadi baja karbon tinggi yang sangat keras untuk pisau, senjata, cetakan, dll. Baja karbon rendah, sedang, dan tinggi secara bersama-sama disebut "baja karbon". Jika kandungan karbon besi melebihi 2,0%, maka besi menjadi keras dan rapuh dan dapat dituang ke dalam panci, pemanas, bajak, dan besi kasar lainnya. Perbedaan antara besi murni, baja, dan besi kasar terutama terletak pada kandungan karbon besi.

在鐵與鋼的生産Pertama-tama, bijih besi direduksi menjadi besi dengan karbon dalam tanur tiup pembuatan besi sementara besi juga menyerap 4,5%-5,5% karbon, dan kemudian besi kasar dimasukkan ke dalam tanur pembuatan baja untuk menghilangkan karbon dan pengotor lainnya dengan oksidasi oksigen untuk mengurangi kandungan yang dibutuhkan, yaitu menjadi berbagai kandungan karbon baja karbon. Menurut "Panduan Logam Dunia" yang dilaporkan oleh statistik "Asosiasi Baja Internasional" untuk paruh pertama tahun 2002 (Januari hingga Juni), produksi baja kumulatif di Cina adalah 84,8 juta ton, peringkat pertama di dunia; sepuluh negara penghasil baja terbesar di dunia pada periode yang sama dengan urutan sebagai berikut: No. 2 Jepang 52,3 juta ton, No. 3 Amerika Serikat 44,4 juta ton, No. 4 Rusia 28,4 juta ton ( Urutan sepuluh besar negara penghasil baja dunia pada periode yang sama adalah sebagai berikut: No. 2 Jepang 52,3 juta ton, No. 3 Amerika Serikat 44,4 juta ton, No. 4 Rusia 28,4 juta ton (CIS 48,4 juta ton), No. 5 Jerman 22,4 juta ton (EU15 80,4 juta ton), No. 6 Korea 22,3 juta ton, No. 7 Ukraina 16,5 juta ton, No. 8 Brazil 14,1 juta ton, No. 9 India 14 juta ton, No. 10 Italia 13,4 juta ton, No. 11 Inggris 6,07 juta ton, No. 12 Italia 13,4 juta ton, No. 13 Inggris 6,07 juta ton, No. 14 Inggris 6,07 juta ton, No. 15 Inggris 6,07 juta ton, No. 16 Inggris 6,07 juta ton, No. 17 Inggris 5,07 juta ton.
Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, baja karbon tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan industri kimia, pertanian, dan pertahanan modern dalam hal kekuatan, kekerasan, ketangguhan, elastisitas, dan ketahanan terhadap korosi. Para ahli metalurgi telah menemukan bahwa penambahan elemen lain pada baja dapat meningkatkan sifat-sifat baja karbon, memberikannya sifat yang unggul dan istimewa serta memperluas penggunaan dan cakupan aplikasinya, yang mengarah pada pengembangan berbagai baja paduan. Atas dasar baja karbon biasa, penambahan kurang dari 5% silikon, mangan, besi, titanium, niobium, boron, tanah jarang dan elemen paduan lainnya dapat menghasilkan baja berkekuatan tinggi paduan rendah dengan kekuatan 30-40% lebih tinggi dari baja karbon biasa dengan kandungan karbon yang sama, dan satu ton baja dapat mencapai 1,3-1,4% ton baja karbon biasa. Satu ton baja dapat menutupi 1,3-1,4% ton baja karbon biasa. Jika 6-15% kromium ditambahkan ke baja karbon dengan kandungan karbon 1%, berbagai baja bantalan bola dan gelinding bermutu tinggi dapat diproduksi. Jika kromium 13-19% ditambahkan ke baja, itu menjadi baja tahan karat magnetik. Jika nikel 9% ditambahkan ke baja, itu menjadi baja tahan karat non-magnetik; Oleh karena itu, tidak mungkin untuk mengidentifikasi baja tahan karat berdasarkan sifat magnetiknya, karena sebagian besar baja tahan karat yang digunakan dalam kehidupan bersifat magnetis dan dapat disedot oleh magnet. Baja yang mengandung kurang dari 0,06% karbon dengan 8-27% kromium dan 4,5-6,5% aluminium disebut paduan elektrotermal dan dapat dipanaskan hingga 1200 dengan cara menariknya ke dalam kawat dan melilitkannya ke dalam tungku listrik. 1% mangan ditambahkan ke dalam baja karbon sedang untuk membuat pegas baja dengan elastisitas yang sangat baik. Baja karbon tinggi dengan 2% mangan dan sedikit molibdenum dapat dibuat sangat keras untuk pisau dan senjata, cetakan dan rahang penghancur dengan masa pakai yang lama. Baja dengan tungsten 9-18% dan sedikit vanadium menjadi baja kecepatan tinggi. Baja karbon rendah dengan sedikit molibdenum dan kromium menjadi tahan panas dan tidak terkelupas pada suhu tinggi. Penambahan 2,5 - 4% silikon pada baja karbon rendah menghasilkan konduktivitas yang sangat baik, yang dapat digulung menjadi lembaran baja silikon untuk pembuatan motor listrik dan transformator. Penambahan aluminium 12% dan nikel 25% pada baja karbon rendah menghasilkan paduan magnet permanen, yang dapat digunakan untuk membuat magnet permanen. Menambahkan jumlah silikon yang tepat pada baja karbon tinggi menghasilkan baja grafit, yang tahan aus dan pelumas, dan dapat digunakan untuk membuat komponen mekanis dan bantalan yang tidak cocok untuk minyak pelumas selama penggunaan, tetapi harus tahan aus. Penambahan logam tanah jarang pada baja meningkatkan ketangguhan baja, sedangkan penambahan logam tanah jarang dan magnesium pada pig iron mengubahnya menjadi besi ulet dengan kekuatan dan ketangguhan yang sama tingginya dengan baja. Boron adalah elemen non-logam yang sangat diperlukan dalam paduan amorf dan paduan NdFeB berteknologi tinggi. Penambahan berbagai elemen logam dan non-logam pada besi dan baja dapat menghasilkan berbagai macam sifat dan aplikasi. Penambahan berbagai elemen logam dan non-logam pada baja dapat menciptakan berbagai macam material logam berteknologi tinggi baru untuk aplikasi di industri, pertanian, pertahanan, ilmu pengetahuan dan teknologi, serta di semua bidang kehidupan.
Penambahan berbagai elemen logam dan non-logam pada besi dan baja dapat menciptakan berbagai macam material berteknologi tinggi dengan berbagai sifat dan kegunaan. Namun, sebagian besar logam dan non-logam dalam pembuatan baja ini tidak dapat atau tidak boleh ditambahkan secara langsung ke dalam baja sebagai logam murni dan elemen non-logam dalam keadaan monomer. Seperti tungsten, molibdenum, niobium dan titik leleh logam lainnya terlalu tinggi, lebih dari dua kali lipat suhu baja, suhu baja sekitar 1600, sedangkan titik leleh tungsten hingga 3380, titik leleh molibdenum 2600, titik leleh niobium 2500, sehingga sulit untuk meleleh dalam baja, selain logam-logam ini dan berat jenis yang terlalu tinggi, berat jenis baja cair sekitar 7 g / ml, sedangkan berat jenis tungsten hingga 19,3 g / ml, vanadium, titanium, berat jenis rendah, berat jenis titanium 4,5 g / ml, vanadium 6,1 g / ml V, berat jenis titanium rendah, berat jenis titanium 4,5 g / ml, V 6,1 g / ml; titik leleh tinggi, V 1860, titanium 1690, dan mudah teroksidasi, pada permukaan baja banyak oksidasi yang terbakar, terlalu banyak kehilangan, dan tidak mudah untuk mengontrol kandungannya, dan proses produksi logam monomer rumit, biaya produksi tinggi, mahal, dll. Oleh karena itu tidak cocok untuk logam murni dan keadaan monomer non-logam dalam pembuatan baja langsung ke baja. Untuk alasan ini, para ahli metalurgi telah mengembangkan paduan unsur-unsur ini dan besi, yang disebut "paduan besi". Unsur-unsur ini dan titik leleh paduan besi dan baja mendekati berat jenis dan baja, dan tidak mudah teroksidasi, dan proses produksinya lebih sederhana daripada produksi logam murni dan non-logam, biaya produksi daripada logam monomer murni dan non-logam jauh lebih rendah, harga murah, terutama cocok untuk baja dan produksi berbagai bahan berteknologi tinggi yang digunakan. Oleh karena itu, paduan besi telah menjadi bahan penting dalam industri pembuatan baja dan material baru.
鐵合金的品種是根據鋼鐵和新金屬材料工業的發展需要而發展和開發的，目前的鐵合金品種有二元的和多元的鐵合金數十種，其中用量最大的二元鐵合金有：矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鎢鐵、钼鐵、铌鐵、釩鐵、钛鐵、硼鐵、磷鐵、鋁鐵等，三元以上的有：錳矽（鐵）、矽鈣（鐵）、矽鉻（鐵）、矽鋁（鐵）、矽鋇（鐵）、稀土矽鐵、稀土矽鎂鐵等。
鐵合金有兩大用途：用途之一是做脫氧劑；煉鋼和生産各種新金屬材料時要用氧氣氧化除去鋼和金屬液中的雜質的同時鋼和金屬液中也吸收了氧，這就大大降低了鋼和金屬材料的性能，因此需要添加一些與氧結合力比較強，且其氧化物又能順利的從鋼和金屬材料液中排除，從而使鋼和金屬材料液中的氧含量降低的元素，這個過程叫鋼和金屬材料的脫氧，而用于脫氧的鐵合金叫脫氧劑。常用的脫氧劑有矽鐵、錳鐵、鋁鐵、矽鈣（鐵）、矽錳（鐵）、矽鋇（鐵）、矽鋁（鐵）等。用途之二是做合金劑，在碳素鋼中加入各種鐵合金調整其化學成份，可生産出各種合金鋼和新金屬材料。
Selain sejumlah kecil ferroalloy khusus seperti logam kromium, besi titanium, dll. yang diproduksi dengan metode reduksi termal timbal, dan sebagian tanur sembur besi mangan, sebagian besar produksinya dengan tanur listrik, konsumsi listriknya sangat besar, sehingga umumnya dikenal sebagai "harimau listrik". Sebagai contoh, produksi 1 ton ferro-silikon mengkonsumsi sekitar 8500 kWh (derajat) listrik, yang dapat digunakan untuk memurnikan 20 ton baja dalam tungku listrik, yaitu 20 kali lebih banyak daripada baja dalam tungku listrik, dan dapat digunakan untuk kulkas 200 liter selama 23 tahun, yang menunjukkan berapa banyak listrik yang digunakan. Oleh karena itu, meskipun penggunaan ferroalloys sangat besar, dalam perekonomian nasional dan iptek serta pertahanan nasional sangat penting, namun sejak tahun 1995, karena pesatnya perkembangan ferroalloys China&# 39, produksinya menempati urutan pertama di dunia. 2001 produksi ferroalloys dunia sebesar 16,2 juta ton, dan produksi China&# 39 sebesar 4,5 juta ton, menyumbang seperempat dari produksi dunia, produksi ferroalloys terbesar di dunia dalam 5 besar: No. 2 independen Selain memenuhi kebutuhan industri baja dan material logam baru di negara kita, kami juga mengekspor 10-12% dari total produksi kami setiap tahun. Namun, karena konsumsi energinya yang tinggi, terutama konsumsi listrik, tidak disarankan untuk membangun lebih banyak pabrik dan meningkatkan produksi dalam jumlah besar. Menurut statistik, ferroalloy sekarang menyumbang 1% dari total pembangkit listrik negara dan 4% dari total konsumsi listrik industri baja, sehingga potensi penghematan energinya sangat besar. Saat ini, berdasarkan volume produksi saat ini, para peneliti ilmiah kami telah memulai penelitian ilmiah tentang penghematan energi dan pengurangan konsumsi, lebih lanjut mengembangkan proses produksi hemat energi baru dan lebih lanjut mengembangkan jenis baru ferroalloy efisiensi tinggi khusus yang cocok untuk bahan teknologi tinggi baru dan ilmu pertahanan dan industri pertahanan, dan telah membuat kemajuan besar, mencapai dan mendekati tingkat mahir internasional.