鐵碳合金中合金相的形成，與純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及碳在合金中的存在形式有關(guān)。純鐵有三種同素異構(gòu)狀態(tài)：912℃以下為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，稱α-Fe；912～1394℃為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，稱γ-Fe；1394℃以上，又呈體心立方結(jié)構(gòu)，稱δ-Fe。在液態(tài)，在低于7%碳范圍，碳和鐵可完全互溶；在固態(tài)，碳在鐵中的溶解是有限的，并且溶解度取決于鐵（溶劑）的晶體結(jié)構(gòu)。與鐵的三種同素異構(gòu)物相對(duì)應(yīng)，碳在鐵中形成的固溶體有三種：α固溶體（鐵素體）、γ固溶體（奧氏體）和δ固溶體（δ鐵素體）。這些固溶體中，鐵原子的空間分布與α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，碳原子的尺寸遠(yuǎn)比鐵原子為小，在固溶體中它處于點(diǎn)陣的間隙位置，造成點(diǎn)陣畸變。碳在γ-Fe中的溶解度，但不超過(guò)2.11%；碳在α-Fe中的溶解度不超過(guò)0.0218%；而在δ-Fe中不超過(guò)0.09%。當(dāng)鐵碳合金的碳含量超過(guò)在鐵中的溶解度時(shí)，多余的碳可以以鐵的碳化物形式或以單質(zhì)狀態(tài)（石墨）存在于合金中，可形成一系列碳化物，其中Fe3C（滲碳體，6.69%C）是亞穩(wěn)相，它是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。石墨是鐵碳合金的穩(wěn)定平衡相，具有簡(jiǎn)單六方結(jié)構(gòu)。Fe3C有可能分解成鐵和石墨穩(wěn)定相，但該過(guò)程在室溫下是極其緩慢的。

冶煉、加工對(duì)碳素鋼性能的影響碳素鋼大都采用氧氣轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉，優(yōu)質(zhì)碳素鋼也采用電弧爐生產(chǎn)。根據(jù)煉鋼過(guò)程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鋼。冶煉方法對(duì)鋼的性能影響，主要是通過(guò)鋼的純凈度而起作用的。近年來(lái)人們通過(guò)真空處理、爐外精煉和噴吹技術(shù)等，都可獲得更高純凈度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質(zhì)。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經(jīng)過(guò)熱加工，鋼錠中的小氣泡、疏松等缺陷被焊合起來(lái)，使鋼的組織致密。同時(shí)，熱加工可破壞鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態(tài)具有更好的力學(xué)性能。經(jīng)冷加工的鋼，隨著冷塑性變形程度增大，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性降低。為提高成材率，廣泛應(yīng)用連續(xù)鑄鋼工藝。

農(nóng)業(yè)廢鋼鐵

農(nóng)業(yè)廢鋼鐵來(lái)源于損壞的各種農(nóng)業(yè)設(shè)施如閘、壩、橋、具、工器具等，由于我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起步較晚，尚不發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)廢鋼中廢鑄鐵、工具鋼較多。