铁，元素符号Fe，源于拉丁文ferrum，是一种具有光亮银白色外观的过渡金属，由大质量恒星的聚变产生。在超新星的剧烈坍塌之前，它是能量释放产生的最后一种元素，56个核子的原子核中的每个核子（不分质子和中子）在所有元素中具有最低的质量。金属铁或天然铁很少在地球表面发现，因为它容易氧化。铁的主要矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、褐铁矿(Fe2O3·nH2O)、菱铁矿(FeCO3)和黄铁矿(FeS2)。

图为太阳系元素丰度及可能的核合成起源[1]

一般采用高炉冶炼的碳含量不小于2.11wt.%的铁碳合金被称为生铁，将碳含量小于0.0218wt.%的铁称为纯铁，图2。根据用途，生铁可以分为炼钢生铁、铸造生铁等几种；纯铁可以分为原料纯铁、电磁纯铁和军工纯铁。根据杂质含量的高低，生铁可分为生铁、高纯生铁、超纯生铁；纯铁可分为纯铁（2N-3N）、高纯铁（4N级）和超纯铁（5N-6N）。

图为铁碳相图（对数横坐标）

尽管中国是世界最大的钢铁生产国，粗钢产量占世界总量一半以上，但高端特殊钢与特种合金的品质方面还有一定的差距，其中生产这些高端材料的铁基原料纯度是一个关键制约因素。目前，可以通过原料精选和精炼方法去除夹杂元素来提高材料的纯净度。生铁和纯铁作为铸造和炼钢行业的关键基础铁基材料，其纯度高低直接影响高端特殊钢与特种合金的品质。

图为高纯生铁（左）和公斤级4N7级高纯铁（右）

河北龙凤山铸业通过自主创新的“三精法（精料、精炼、精处理）”生产工艺，成功研制出了高纯生铁和超高纯生铁。其中，高纯生铁和超高纯生铁中铬、钒、钼、锡、锑、铅、铋、碲、砷、硼、铝等11种微量元素含量总和分别小于0.057%和0.021%，钛、锰、磷、硫等有害元素含量也极低。龙凤山铸业生产的高纯生铁和超纯生铁组织致密、无气孔和夹渣、表面洁净，可广泛用于高端铸铁件、铸钢件、特殊钢冶炼等，能够减少废钢带入的杂质与有害元素对材料的影响（图3）。例如，采用高纯生铁和超高纯生铁能保证冶金质量和高纯净度，生产的核乏燃料储运容器组织致密，无铸造缺陷和晶界偏析夹杂；生产的车轴齿轮箱、变速箱体和大型曲轴等军工配件的动态力学性能、疲劳性能和过热能力好；生产的舰船柴油机机体、缸盖、缸套等高端铸件具有高的抗热疲劳强度、硬度和耐磨性，提高了发动机的使用寿命。