钢
概述
钢（Steel，강철）是以铁（Fe）为主要成分，并含有约0.02%~2.1%碳（C）的合金。其强度与硬度高于纯铁，且可通过热处理和添加合金元素获得多种物理性能，是广泛应用于建筑、汽车、造船、家电、能源等各领域的现代工业基础材料。全球年产量约18亿吨以上，其产量也被用作衡量一国工业化水平的指标。
主要内容
定义与分类
钢大致分为碳钢（Carbon Steel）与合金钢（Alloy Steel）。按碳含量可分为低碳钢（0.02~0.25%）、中碳钢（0.25~0.6%）、高碳钢（0.6~2.1%），碳含量越高，强度与硬度越高，但塑性与焊接性下降。在此基础上添加铬（Cr）、镍（Ni）、锰（Mn）、钼（Mo）、钒（V）等，可获得改善耐蚀性、耐热性、韧性等的合金钢。
代表性种类
- 不锈钢：含铬10.5%以上，耐腐蚀性强，用于厨房器具、医疗器械、建筑外装材料。
- 工具钢：添加钨、钒等，用于切削工具、模具等。
- 电工钢板：含硅，磁性能优异，用于变压器、电动机铁芯。
- 高强度低合金钢（HSLA）：通过微量合金元素提高强度，用于汽车车身、桥梁、管道。
制造工艺
现代炼钢大致分为高炉-转炉法与电炉法。在高炉中用焦炭还原铁矿石制得生铁，再在转炉中吹入氧气脱碳生产钢。电炉以废钢为原料，在能源效率与回收利用方面具有优势。之后经连铸、轧制、热处理、表面处理等工序，加工成板材、棒材、型钢、钢管等多种产品。
物理性能与特性
钢在强度、韧性、加工性、焊接性、耐蚀性、磁性能等方面保持均衡，其最大优势在于可通过合金设计与热处理控制显微组织（铁素体、珠光体、马氏体、贝氏体等）来实现所需性能。此外，钢可100%回收，在循环经济方面也具有重要意义。
产业意义
在建筑领域，钢筋、H型钢、钢板构成结构物的骨架；在汽车产业中，超高强度钢与热冲压成形钢被用于同时确保轻量化与碰撞安全性。造船、风电、输油管道、家电、包装材料等应用范围实际上几乎是无限的。
最新动向
脱碳与绿色钢铁
钢铁产业占全球二氧化碳排放的约7~8%，面临巨大的脱碳压力。2024~2025年，氢还原炼铁（H2-DRI）技术已进入商业化阶段，瑞典SSAB、德国蒂森克虏伯、韩国浦项制铁等正着手进行氢基工艺的实证。基于电炉的电炉绿色钢铁也呈扩大趋势。
高附加值·轻量化材料
随着电动汽车（EV）的普及，用于电机、电池壳体的电工钢板与轻量化超高强度钢需求激增。截至2025年，1.5GPa级以上热冲压成形钢、2GPa级新材料的开发竞争仍在持续。
数字化转型与智能炼钢厂
基于AI的工艺优化、数字孪生、预测性维护技术正被引入炼钢厂各个环节，以提高能源效率与质量稳定性。
供应链重组与贸易议题
随着美国钢铁关税（232条款）、欧盟碳边境调节机制（CBAM）的实施，全球钢铁贸易结构正在重组，各国正致力于保护本国钢铁产业与实现技术自立。
相关主题
- [[钢铁产业]]
- [[合金]]
- [[氢还原炼铁]]
- [[电工钢板]]
- [[不锈钢]]
- [[碳中和]]