对热处理的理解被更广泛的冶金学研究所包含。冶金学是一门从矿石提取到金属最终产品的物理、化学和工程。热处理是对处于固态的金属进行加热和冷却以改变其物理性质的操作。根据所使用的程序，钢可以硬化以抵抗切削作用和磨损，也可以软化以允许加工。通过适当的热处理，内应力可以消除，晶粒尺寸减小，韧性增加，或在韧性内部产生坚硬的表面。必须知道对钢的分析，因为某些元素的小百分比，特别是碳，会极大地影响其物理性能。
合金钢的特性是由于除了碳以外还有一种或多种元素的存在，即镍、铬、锰、钼、钨、硅、钒和铜。由于它们的物理性能得到了改善，它们在许多方面都得到了商业应用，这在碳钢中是不可能的。
下面的讨论主要适用于被称为普通碳素钢的普通商品钢的热处理。在冷却速率是控制因素的过程中，从临界范围以上快速冷却会导致硬结构，而非常缓慢的冷却会产生相反的效果。
简化的铁碳图
如果我们只关注通常被称为钢的材料，通常会使用一个简化的图表。铁碳图中靠近三角洲区域的部分和碳含量在2%以上的部分对工程师的重要性不大，被删除。一个简化的图，如图1.1中的图集中于共析区，这对理解钢的性能和加工是非常有用的。
图1.1简化铁碳图
图中描述的关键转变是随着温度下降，单相奥氏体(y)分解为两相铁素体等离子体碳化物组织。由于奥氏体和铁素体的碳溶解度截然不同，控制这种反应可以通过热处理实现多种性能。
为了开始理解这些过程，考虑一种共析合成的钢，0.77%的碳，沿着图1.1中的x-x '线缓慢冷却。在较高的温度下，只有奥氏体存在，0.77%的碳与铁溶解在固溶中。当钢冷却到727 ' C(1341华氏度)时，几个变化同时发生。铁想由fcc奥氏体结构转变为bcc铁素体结构，但铁素体固溶中碳含量仅为0.02%。被丢弃的碳形成富碳渗碳体，成分为Fe3C。本质上，共析点的净反应为
奥氏体(0.77%C)—铁素体(0.02%C) +渗碳体(6.67%C)
由于碳成分的这种化学分离完全发生在固态中，因此产生的结构是铁素体和渗碳体的精细机械混合物。在硝酸和酒精溶液中经过一周的抛光和蚀刻制备的样品揭示了在缓慢冷却下形成的交替板的层状结构。这种结构由两个不同的相组成，但有自己的一套特征性质，被称为珠光体，因为它在低倍放大下很像珍珠母。
未完待续 ............
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