现代材料可以分为四类——金属、聚合物、陶瓷和复合材料。尽管高分子材料发展迅速，但钢仍然是工程技术中应用最广泛、最重要的材料。那么是什么因素决定了钢铁材料的主导地位呢？下面详细介绍一下。

由铁矿石提炼而成，来源丰富，价格低廉。钢铁又称铁碳合金，是由铁(Fe)和碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)以及少量其他元素(Cr、V等)组成的合金。).通过调整钢中各种元素的含量和热处理工艺(淬火、退火、回火、正火四火)，可以获得各种金相组织，使钢具有不同的物理性能。在金相显微镜下观察到的微观结构称为钢的金相组织，它是在钢被取样、抛光并最终被特定的腐蚀剂暴露后形成的。钢铁的秘密就藏在这些组织结构里。

在Fe-Fe3C体系中，可以制备多种不同成分的铁碳合金。它们在不同温度下的平衡结构不同，但都是由几种基本相(铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C)组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，在钢中形成多彩的金相结构。常见的金相组织有以下八种:

I铁氧体

碳溶解在α；在-Fe的晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属于bcc结构，具有等轴多边形晶粒分布，用符号f表示，其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度和硬度较低(30-100 HB)。在合金钢中，是碳和合金元素在α；-铁的固溶体。α中的碳-铁的溶解度很低。在AC1温度下，碳的最大溶解度为0.0218%，但随着温度的降低，溶解度下降到0.0084%。因此，在缓冷条件下，铁素体晶界上会出现第三次渗碳体。随着钢中碳含量的增加，铁素体含量减少，珠光体含量增加。这时的铁素体是网状和月牙形。

第二，奥氏体

溶解在γ中的碳在-Fe的晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，它具有面心立方结构，是一种高温相，用符号a表示，奥氏体在1148℃时最大溶解度为2.11%C，在727℃时为0.77%C的固溶体。其强度和硬度高于铁素体，塑性和韧性好，无磁性。其具体的力学性能与碳含量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS，=40~50%。TRIP钢(塑性改性钢)是在奥氏体良好的塑性和柔韧性基础上发展起来的一种钢。利用残余奥氏体的应变诱发相变和相变诱发塑性，提高钢板的塑性和成形性。或者碳合金结构钢中的奥氏体在冷却过程中转变成其它相。只有高碳钢和渗碳钢经过高温渗碳淬火后，奥氏体才能残留在马氏体的间隙中，其金相组织因不易被侵蚀而呈白色。

第三，渗碳体

渗碳体是由碳和铁按一定比例合成的金属化合物，分子式为Fe3C。其碳含量为6.69%，合金中形成了(Fe，M)3C。渗碳体硬而脆，塑性和冲击韧性几乎为零，脆性很高，硬度800HB。它在钢中常以网状、半网状、片状、针状和颗粒状分布。

四。珠光体

铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，用符号p表示，其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度高，硬度适中，有一定的塑性。它是珠光体钢的共析转变产物，其形态是铁素体和渗碳体相互交替，如手印，呈层状排列。根据碳化物的分布，可分为片状珠光体和球状珠光体。

(1)片状珍珠岩:可分为粗片状、中片状、细片状三种。

(2)球状珠光体:通过球化退火获得，渗碳体分布在铁素体基体上的球体中；渗碳体球的大小取决于球化退火工艺，尤其是冷却速度。球状珠光体可分为四种:粗珠光体、球状珠光体、细珠光体和点状珠光体。

动词 （verb的缩写）贝氏体

它是钢在珠光体转变区以下、Ms点以上的中温区奥氏体转变的产物。贝氏体是铁素体和渗碳体的机械混合物，是介于珠光体和马氏体之间的一种组织，用符号B表示，按形成温度可分为粒状贝氏体、上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下)。粒状贝氏体强度低，但韧性好。下贝氏体既有高强度又有良好的韧性。粒状贝氏体的韧性最差。贝氏体的形状是可变的。根据形态特征，贝氏体可分为羽状、针状和颗粒状。

(1)上贝氏体:上贝氏体的特点是条状铁素体一般呈平行排列，有平行于铁素体针状轴的渗碳体细条(或细短棒)，呈羽毛状。

(2)下贝氏体:细小针状，有一定的取向，比淬火马氏体更易被冲蚀，与回火马氏体非常相似，光镜下极难区分，电镜下易区分；碳化物在针状铁素体中析出，其排列取向与铁素体片的长轴成55~60度。下贝氏体中没有孪晶，但有许多位错。

(3)粒状贝氏体:具有多边形形状和许多不规则岛状结构的铁素体。当钢的奥氏体冷却到略高于上贝氏体形成温度时，析出铁素体的部分碳原子通过铁素体/奥氏体相界从铁素体向奥氏体迁移，使奥氏体不均匀富碳，从而抑制奥氏体向铁素体转变。一般来说，这些奥氏体区是孤立的孤岛，呈颗粒状或条状分布在铁素体基体上。在连续冷却过程中，根据奥氏体的成分和冷却条件，晶粒壳中的奥氏体可以发生以下变化。

(I)全部或部分分解成铁素体和碳化物。电镜下可见颗粒状、棒状或多向分布的小块状碳化物。

(ii)部分转变成马氏体，在光学显微镜下显示全面的黄色；

(iii)富碳奥氏体仍然存在。

粒状碳化物分布在粒状贝氏体中的铁素体基体上(岛状结构原为富碳奥氏体，冷却时分解为铁素体和碳化物，或转变为马氏体或仍为富碳奥氏体颗粒)。羽状贝氏体，基体为铁素体，铁素体片边缘析出条状碳化物。下贝氏体，针状铁素体被细小的片状碳化物覆盖，铁素体中片状碳化物的长轴约为55~60度。

不及物动词韦克斯勒组织

它是一种过热结构，由大约60 & deg铁氧体磁针嵌入钢基体中。粗大的魏氏组织降低了钢的塑性和韧性，增加了脆性。亚共析钢加热时形成粗大晶粒，冷却时迅速析出。因此，除沿奥氏体晶界网状析出外，部分铁素体按剪切机制由晶界向晶间形成，并呈针状排列单独析出。这种分布结构称为魏氏组织。过共析钢冷却时，渗碳体也会形成针状，从晶界向晶粒内延伸，从而形成魏氏组织。

七。马氏体

α中的碳在-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。马氏体具有很高的强度和硬度，但塑性很差，几乎为零。用符号M表示，不能承受冲击载荷。马氏体是过冷奥氏体快速冷却的产物，是Ms点和Mf点之间剪切模式转变的产物。此时，碳(和合金元素)不能及时扩散，而只能通过γ-Fe的晶格(面心)转化为α；-Fe的晶格(体心)，即γ中的碳；-Fe中的固溶体(奥氏体)转化为α中的碳-在Fe中的固溶体，所以马氏体转变是& ldquo不扩散& rdquo根据马氏体的金相特征，可分为板条马氏体(低碳)和针状马氏体。

(1)板条马氏体:又称低碳马氏体。大小大致相同的细小马氏体条带平行排列，形成马氏体束或马氏体场；畴之间的取向存在很大差异，并且在一个原始奥氏体晶粒中可以形成具有不同取向的几个畴。由于板条马氏体是在高温下形成的，冷却过程中不可避免地会发生自回火，形成的马氏体中会析出碳化物，所以容易被侵蚀变黑。

(2)针状马氏体:又称片状马氏体或高碳马氏体，其基本特征是一个奥氏体晶粒内形成的第一块马氏体比较粗大，往往贯穿整个晶粒，分割奥氏体晶粒，使后面形成的马氏体尺寸受到限制。因此，片状马氏体的大小不一，分布不规则。针状马氏体以一定的取向形成。马氏体的针里有脊。碳含量越高越明显，马氏体越尖锐。同时，马氏体之间存在白色残余奥氏体。

(3)淬火后形成的马氏体在回火后还可以形成三种特殊的金相组织:

(一)回火马氏体:指回火第一阶段淬火时形成的片状马氏体(晶体结构为四方相)的分解& mdash其中碳以过渡碳化物的形式溶解所形成的多相结构中有极细小的过渡碳化物薄片弥散分布在固溶体基体中(晶体结构已转变为体心立方)(与基体的界面为共格界面)；在金相(光学)显微镜下，即使将显微组织放大到最大放大率，也无法分辨其内部结构，只能看到整体结构为黑针(黑针的外观类似于淬火时形成的片状马氏体(也叫& ldquo& alpha马氏体& rdquo)白针基本一样)，这个黑针叫& ldquo回火马氏体；。

(二)回火屈氏体:淬火马氏体中温回火的产物，特点是马氏体的针状会逐渐消失，但仍隐约可见(含铬合金钢，其合金铁素体的再结晶温度高，故仍保持针状)，析出的碳化物细小，光镜下难以分辨清楚，电镜下只能看到碳化物颗粒，易被侵蚀，显微组织会发黑。如果回火温度在上限或停留时间稍长，针会发白；此时碳化物聚集在针状的边缘，钢的硬度略低，强度降低。

(三)回火索氏体:高温回火淬火马氏体的产物。其特征在于索氏体基体上分布着细小的颗粒状碳化物，在光学显微镜下可以清晰地分辨出来。这种组织也叫调质组织，具有很好的强韧性结合。铁素体上的细小粒状碳化物越细，硬度和强度越高，但韧性越差。反之，硬度和强度较低，而韧性较高。

八。莱迪希小体

铁合金中的共晶混合物，即碳质量分数(碳含量)为4.3%的液态铁碳合金。在1480℃时，从液体中同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物称为莱氏体，用符号Ld表示。奥氏体在727℃转变为珠光体，莱氏体在室温下由珠光体和渗碳体组成。为便于区分，727℃以上的莱氏体称为高温莱氏体(Ld)，727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体(L'd)。莱氏体的性质类似于渗碳体，硬度高，塑性差。