钢铁是铁与C（碳）、Si（硅）、Mn（锰）、P（磷）、S（硫）以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe（铁）这元素以外，钢铁的机械性能一般是要看C的含量是多少了，故统称为铁碳合金。图一为铁-碳合金相图。钢材它是工程技术中非常重要、也是很主要的，用量基本最大的金属材料。铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0。03%～2%的一类铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢，冶炼起来方便、加工又很容易、价格相对也比较低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用就十分普遍。按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢的硬度是增加、但是韧性却是下降了。含碳量2%～4。3%的铁碳合金被称为生铁[2]。生铁硬而且脆，但很能耐压耐磨。

1 Fe-Fe3C合金平衡状态图

1。2。3 纯铁

    铁是钢铁材料最重要的组成部分。它在地球上蕴藏十分丰富，是地壳中含量第二高的金属元素，自古以来就使用了大约5000年。是我们日常生活中最最常用的金属。它被广泛应用于电器元件，电子电工，磁性材料，传感器，汽车制动器，电表电磁阀等多方面。从软磁性能看，纯度越高，磁性就越好。纯铁的导电和导热性良好，另外，纯铁是很软的[3]。因此，纯铁在工业中很少使用，然而，纯铁的机械性能可以得到显着改善，例如，增加硬度和拉伸强度，一般用碳作为添加剂。还有其他如镍、铬、钼、硼等也可以作为添加剂。图二为纯铁的相图。在常温常压下，铁具有稳定的体心立方（bcc）的晶体结构，这种结构也被称为α-铁或者铁素体。当温度升高至1184 K时，其晶体结构改变为面心立方（fcc）结构，这种结构被称为γ-铁或者奥氏体[4]。随着温度的进一步升高，铁将回到bcc结构其温度在1665 K以上直到1811 K。另外，当压强高于13 GPa时，铁变成了六角密堆积（hcp）结构，这时被称为ε-铁[5]。另外，在1043 K（居里点），铁变换从铁磁（自旋有序）状态到顺磁（自旋无序）态。

 纯铁相图

1。2。4 纳米线

纳米线的定义，是一种具有横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。它的纵横比在1000以上，所以被称为一维材料。金属钠米线具有许多其他块状材料不具有的特殊的物理化学性能，因此它被广泛的应用于磁、光、电、医药等方面。金属钠米线的导电性远远小于块状材料，这可能因为金属钠米线的比表面远远大于块状材料，而表面原子不像块状材料那样被充分键合，因此产生边界效应[6]。随着金属纳米线尺寸的减少，表面原子的数目相对整体数目增多，比表面积进一步升高，边界效应更加明显。一般来说，随着尺寸的减少，金属纳米线的机械性能将会比块状材料更好，强度更高，韧性更好，这就是我们经常听到的“越小越强”理论。

1。3相变

1。3。1 相变概述

     物质从一种相转变为另一种相的过程被称为相变。单一相中的物理、化学性质完全相同，并且与物质系统中的其他部分有明显分界面(相界)。相变最典型的例子就是水的三种物态。当母相和产物相保持固体状态时，它被称为固-固相转变。固态相变常见的有石墨和金刚石的转变。外部条件的变化，如温度、压力、磁场或电场的变化可能引起相变。这个温度、压力或其他物理量在母体相位（s）和新的相位被称为相变临界点。相变的过程往往伴随着材料宏观性能的变化，例如材料的机械性能或者磁学性能。相变一般可分为一阶、二阶、或者更高阶的相变。两相的化学势相等，但化学势的一阶导数不相等的，我们称其为一阶相变。