走進(jìn)不可思議的“化學(xué)元素世界”——碳篇

時間：2023-08-28作者：鑫歆杰質(zhì)量檢測(上海)有限公司瀏覽：136

你了解碳嗎？你知道碳與鋼之間的聯(lián)系嗎?你知道該如何減少碳排嗎？
跟我一起走進(jìn)文章看看吧...



Part 01.認(rèn)識碳（Carbon）



碳是一種非金屬元素，化學(xué)符號為C，在常溫下具有穩(wěn)定性，不易反應(yīng)、極低的對人體的毒性，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地?cái)z取，位于元素周期表的第二周期IVA族。

這是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在于大氣和地殼和生物之中。拉丁語為Carbonium，意為“煤，木炭”。碳元素結(jié)構(gòu)多樣，能夠以具有多方面性質(zhì)的單質(zhì)形式存在，如晶形碳、無定形碳和過渡碳。
碳單質(zhì)很早就被人認(rèn)識和利用，碳的一系列化合物——**物較是生命的根本。碳還有多種同素異形體，如金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯等，這些同素異形體廣泛應(yīng)用于航空、醫(yī)療、石油化工、*等領(lǐng)域。另外，碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學(xué)上自我結(jié)合而形成大量化合物，在生物上和商業(yè)上是重要的分子。生物體內(nèi)絕大多數(shù)分子都含有碳元素。



Part 02.碳與鋼



碳也是鋼鐵材料的主要合金元素，因此鋼鐵材料也可以稱為鐵碳合金。碳在鋼材中的主要作用是：
1.形成固溶體組織，提高鋼的強(qiáng)度，如鐵素、奧氏體組織，都溶解有碳元素；
2.形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。如滲碳體，即Fe3C，就是碳化物組織。
因此，碳在鋼材中，含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度就越高，但塑性、韌性也會隨之降低；反之，含碳量越低，鋼的塑性、韌性越高，其強(qiáng)度、硬度也會隨之降低。含碳量的高低決定了鋼材的用途：低碳鋼（含碳量＜0.25%），一般用作型材及沖壓材料；中碳鋼（含碳量＜0.6%），一般用作機(jī)械零件；高碳鋼（含碳量＞0.7%），一般用作工具、刀具及模具等。



Part 03.碳元素



綜上，碳纖維是由**存在的元素碳組成，并且由于其晶體結(jié)構(gòu)而具有高拉伸強(qiáng)度和剛度特性。它亦用于制造高強(qiáng)度、重量輕的復(fù)合材料部件，其中纖維嵌入聚合物基體中。碳的物理特性使其非常堅(jiān)固且非常堅(jiān)硬。
碳纖維可用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品。任何需要剛性和輕質(zhì)的東西都是碳纖維復(fù)合材料的理想選擇。此外，碳纖維不受鋼或鋁等普通金屬的熱膨脹影響。相比之下，碳纖維比鋼較*切割，同時其重量輕，便于搬運(yùn)，因此隨著碳纖維制造的不斷進(jìn)步使這種材料能夠成為不斷發(fā)展的創(chuàng)新源泉。



Part 04.碳與鋼鐵的必然聯(lián)系——碳減排



鋼鐵行業(yè)是我國工業(yè)的支柱性行業(yè)，約占我國GDP的5%。鋼鐵行業(yè)涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、消費(fèi)拉動大，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、就業(yè)穩(wěn)定等方面發(fā)揮著重要作用。我國鋼鐵行業(yè)在**也舉足輕重，鋼鐵產(chǎn)量占**總產(chǎn)量的半壁江山。然而，目前我國鋼鐵行業(yè)仍以碳排放強(qiáng)度高的長流程為主，粗鋼產(chǎn)能約占90%。在碳中和承諾以及去產(chǎn)能的雙重壓力下，我國鋼鐵行業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

目前，中國鋼鐵行業(yè)碳排放量約占中國碳排放總量的15%，是碳排放量較高的制造行業(yè)。**每年生產(chǎn)和使用高達(dá)18億噸鋼鐵，其中將近50%的鋼產(chǎn)于中國內(nèi)地，中國鋼鐵行業(yè)碳排放量也約占**鋼鐵行業(yè)碳排放總量的50%。根據(jù)麥肯錫測算，如果要實(shí)現(xiàn)本世紀(jì)末**平均氣溫上升不**過1.5℃的情景，到2050年中國鋼鐵行業(yè)須減排近100％，這是極具挑戰(zhàn)的目標(biāo)，需要從鋼鐵消費(fèi)、生產(chǎn)、技術(shù)、供應(yīng)等多個關(guān)聯(lián)領(lǐng)域共同推進(jìn)零碳轉(zhuǎn)型。

實(shí)現(xiàn)“零碳中國 ”，需要未來十年持之以恒的關(guān)鍵舉措與實(shí)際行動。我們認(rèn)為，碳中和轉(zhuǎn)型早已不是“可選項(xiàng)”，而是如箭在弦的“必選項(xiàng)”。
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