走進鐵的世界

尹濤

看看你的身邊都有哪些東西是鐵構成或做成的。鉛筆刀、叉子、湯勺、剪刀、回形針、電梯、建筑工地上的鋼筋、路上行駛的汽車……我想你是列不完的，鐵作為一種金屬，已經完全滲透到我們的生活中了。鐵元素是地球上分布最廣的金屬元素之一，約占地殼質量的5.1%，僅次于氧、硅和鋁元素，居第四位。

鐵元素雖然在自然界中分布極為廣泛，但人類發現和利用鐵卻比銅要晚很多。這是因為天然的單質狀態的鐵在地球上非常稀少，大部分鐵是以化合物的形式存在于鐵礦石中。另外，由于鐵的熔點（1 538℃）又比銅（1 084.6℃）高得多，就使得它比銅更難于熔煉。人類最早發現的鐵是從天空落下來的鐵隕石，鐵隕石中含鐵的百分比很高，是鐵、鎳、鈷等金屬的混合物。在熔化鐵礦石的方法問世之前，人類不可能大量地獲得單質鐵的時候，鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。

從距今至少5 000年起，埃及人開始使用鐵。到公元前1 000年左右，鐵制器物才取代了銅制器物，在日常用具中占統治地位。鐵的發現和大規模使用，是人類發展史上的一個光輝里程碑，它把人類從石器時代、青銅器時代帶進鐵器時代，推動了人類文明的發展。在今天的日常生活里，鐵可以算是最有用、最廉價、最豐富、最重要的金屬。在現代工業中，鐵的用途更為廣泛，一個國家的鋼鐵年產量代表了該國的工業現代化水準。

鐵不僅僅在人們的日常生活以及工業生產中廣泛存在，而且它還存在于人的身體中，并起著非常重要的作用。人體內的血紅細胞中含有鐵原子，這個鐵原子像一個郵遞員，把氧氣從肺攜帶到心臟和大腦，然后把二氧化碳帶回肺中呼出。

能提煉出鐵的鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦，前三種礦石含鐵量高，而后兩種含鐵量則比較低。

鐵的優點很多，但它有一個缺點讓它飽受詬病，那就是生銹。鐵生銹在日常生活中隨處可見，例如下水道的井蓋、操場上的體育設施等。鐵生銹不僅僅會讓鐵制品變得難看，更重要的是鐵制品會慢慢地被腐蝕（吃掉）。據估算，全球每年因為鐵生銹而帶來的損失高達數十億美元。

為了防止鐵生銹，人們想出了很多辦法，例如給鐵制品表面涂刷阻銹劑或油漆。另外，還有一種辦法是給鐵表面遮鍍上一層其他金屬，如鍍鋅、鍍錫和鍍鉻等。這些金屬保護了里面的鐵，讓它不與水和氧氣接觸，避免生銹。

根據鐵中含碳量的不同，鐵分為生鐵、熟鐵和鋼。生鐵含碳量高，堅硬耐磨，但沒有延展性，不能鍛造；熟鐵含碳量低，韌性很強，可以鍛打成形，但硬度不夠；鋼的含碳量適中，兼具生鐵和熟鐵的優點，既剛硬又強韌，成為現代工業的重要材料，譬如建造跨海的鋼鐵大橋。

鐵質的東西能被磁石吸引，用磁石可以收集釘子、回形針甚至是沙子里的鐵屑。被磁石吸引的釘子因為含有鐵原子也變得有了磁性，但是一旦磁石拿走后，鐵釘的磁性就會消失。