走进不可思议的“化学元素世界”——碳篇

时间：2023-08-28作者：鑫歆杰质量检测(上海)有限公司浏览：256

你了解碳吗？你知道碳与钢之间的联系吗?你知道该如何减少碳排吗？
跟我一起走进文章看看吧...



Part 01.认识碳（Carbon）



碳是一种非金属元素，化学符号为C，在常温下具有稳定性，不易反应、较低的对人体的毒性，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取，位于元素周期表的*二周期IVA族。

这是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。碳元素结构多样，能够以具有多方面性质的单质形式存在，如晶形碳、无定形碳和过渡碳。
碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——**物更是生命的根本。碳还有多种同素异形体，如金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯等，这些同素异形体广泛应用于航空、医疗、石油化工、*等领域。另外，碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。



Part 02.碳与钢



碳也是钢铁材料的主要合金元素，因此钢铁材料也可以称为铁碳合金。碳在钢材中的主要作用是：
1.形成固溶体组织，提高钢的强度，如铁素、奥氏体组织，都溶解有碳元素；
2.形成碳化物组织，可提高钢的硬度及耐磨性。如渗碳体，即Fe3C，就是碳化物组织。
因此，碳在钢材中，含碳量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑性、韧性也会随之降低；反之，含碳量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降低。含碳量的高低决定了钢材的用途：低碳钢（含碳量＜0.25%），一般用作型材及冲压材料；中碳钢（含碳量＜0.6%），一般用作机械零件；高碳钢（含碳量＞0.7%），一般用作工具、刀具及模具等。



Part 03.碳元素



综上，碳纤维是由**存在的元素碳组成，并且由于其晶体结构而具有高拉伸强度和刚度特性。它亦用于制造高强度、重量轻的复合材料部件，其中纤维嵌入聚合物基体中。碳的物理特性使其非常坚固且非常坚硬。
碳纤维可用于生产多种产品。任何需要刚性和轻质的东西都是碳纤维复合材料的理想选择。此外，碳纤维不受钢或铝等普通金属的热膨胀影响。相比之下，碳纤维比钢更*切割，同时其重量轻，便于搬运，因此随着碳纤维制造的不断进步使这种材料能够成为不断发展的创新源泉。



Part 04.碳与钢铁的必然联系——碳减排



钢铁行业是我国工业的支柱性行业，约占我国GDP的5%。钢铁行业涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展、就业稳定等方面发挥着重要作用。我国钢铁行业在**也举足轻重，钢铁产量占**总产量的半壁江山。然而，目前我国钢铁行业仍以碳排放强度高的长流程为主，粗钢产能约占90%。在碳中和承诺以及去产能的双重压力下，我国钢铁行业面临严峻挑战。

目前，中国钢铁行业碳排放量约占中国碳排放总量的15%，是碳排放量较高的制造行业。**每年生产和使用高达18亿吨钢铁，其中将近50%的钢产于中国内地，中国钢铁行业碳排放量也约占**钢铁行业碳排放总量的50%。根据麦肯锡测算，如果要实现本世纪末**平均气温上升不**过1.5℃的情景，到2050年中国钢铁行业须减排近100％，这是较具挑战的目标，需要从钢铁消费、生产、技术、供应等多个关联领域共同推进零碳转型。

实现“零碳中国 ”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。
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