钢材冶炼浇注及轧制工艺，决定了钢材的化学成分及其含量、钢材的微观结构以及冶金缺陷等因素，这些因素在很大程度上决定了钢材质量，并最终影响钢材物理力学性能的宏观表现。钢材的后期热处理（将工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法）是进一步改变钢材的微观组成和结构，并最终改变钢材的力学性能。

钢铁材料是由铁基体+碳化物组成，铁基体即纯铁，极软，是钢铁材料塑性性能的来源，而碳的强度、硬度极高，决定钢材的强度、硬度，但是严重缺乏塑性和韧性。因此，钢铁冶炼和轧制工艺实际就是使二者合理结合，形成铁碳合金，使钢材既具备足够的强度，又具有良好的塑性韧性及其他良好性能的过程。铁基体与碳的结合方式是碳溶解在铁基体内部并形成一定的晶格结构，铁基体自身在不同的温度呈现不同的晶格类型，由此，碳在其中的溶解程度及与铁形成的的根本原因，也是要得到更高质量、更多种类钢铁材料，冶炼和轧制工艺面临的挑战。

热处理过程是通过改变铁基体晶粒的大小和结构以及碳化物的数量、大小、分布、形态来控制钢铁材料的性能。比如球化退火，就是使碳化物由片状成为球状，从而降低硬度，便于进行机械加工，虽然总的化学成分不变，但是在微观局部化学成分还是不同的，因此，性能也就不相同。温度、受力状态的改变（如低温、三向同号受拉、应变硬化等），都可能使碳从铁碳合金的固溶体中析出，使钢材性能改变，如材料由良好的塑性韧性转为脆性材料。

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