钢

母材:铁

钢的主要成分是铁，这种金属在纯状态下不比钢硬多少铜．省略非常极端的情况，铁在它固态像所有其他金属一样，它是多晶吗晶体它们在边界上相互连接。晶体是原子的有序排列，最好被描绘成相互接触的球体。它们在平面上排列，称为晶格，以特定的方式相互穿透。对于铁，晶格的排列可以通过一个角上有8个铁原子的单位立方体来最好地观察。铁的同素变性是钢的独特性的重要原因，即它以两种晶体形式存在。在审美观立方(bcc)排列，在每个立方体的中心有一个额外的铁原子。在以平面为中心的立方(fcc)排列，有一个额外的铁原子在每个中心的六个面的单位立方体。值得注意的是，面心立方体的边，或fcc排列中相邻晶格之间的距离，比bcc排列中大25%左右;这意味着FCC比BCC结构中有更多的空间来保留外国(也就是说,合金化)原子坚实的解决方案．

铁在912°C以下(1674°F)和从1394°C(2541°F)到其bcc同素异形体熔点温度为1538°C(2800°F)铁素体，铁在其BCC形成也被称为α铁在较低的温度范围和δ铁在温度较高的区域。在912°到1394°C之间，铁处于催化裂化顺序，这称为奥氏体或者γ铁。铁的同素变行为在钢中几乎没有例外地保留下来合金含有相当数量的其他元素。

还有一个术语β铁，指的不是机械性能，而是铁的强磁性。低于770°C(1420°F)，铁是铁磁性的;超过这个温度，它就会失去这一特性居里点．

的影响碳

纯铁是软的，一般不能用作工程材料;强化它并将其转化为钢的主要方法是加入少量的碳．在实心钢中，碳通常以两种形式存在。它要么在奥氏体和铁素体中固溶体，要么以碳化物的形式存在。碳化物形式可以是铁碳化物(Fe_3.C，即渗碳体)，也可以是合金元素的碳化物，例如钛．(另一方面，在灰铁中，碳以片状或簇状的形式出现石墨，由于……的存在硅，从而抑制碳化物的形成。)

碳的作用最好的例子是铁碳平衡图。A-B-C线代表液线点(也就是说,铁水开始融化的温度巩固)， H-J-E-C线为固相点(凝固完成点)。A-B-C线表明凝固温度随着铁熔体含碳量的增加而降低。(这就解释了为什么含碳量超过2%的灰铁在加工时的温度要比钢低得多。)例如，含碳量为0.77%的钢水(如图中垂直虚线所示)在约1475°C(2660°F)开始凝固，并在约1400°C(2550°F)完全凝固。从这一点开始，铁晶体都是奥氏体-也就是说,碳碳化合物的排列方式，包含所有的碳固溶体。进一步冷却，在约727°C(1341°F)时，奥氏体晶体转变为由铁素体和碳化铁交替血小板组成的精细层状结构，发生了巨大的变化。这个微观结构叫做珠光体，这个变化称为eutectoidic转换。珠光体有钻石金字塔硬度(DPH)约为200公斤力每平方毫米(285,000磅每平方英寸)，相比之下，纯铁的DPH为70公斤力每平方毫米。含碳量较低的冷却钢(例如,0.25%)的结果是微观结构包含约50%的珠光体和50%的铁素体;它比珠光体更柔软，DPH约为130。含碳量超过0.77%的钢——例如，1.05%——其微结构中含有珠光体和渗碳体;它比珠光体坚硬，DPH可达250。