一、導論
　　1.鋼鐵材料之分類與熱處理的定義
　　鋼鐵材料可分為普通鋼碳素鋼、低合金鋼、工具鋼、特殊用途鋼等，而螺絲螺帽業(yè)所使用的鋼鐵原料目前皆為普通鋼碳素鋼及低合金鋼。等級高的螺絲螺帽大多需要經(jīng)過熱處理加工強化后才能達到其不同之強度要求。
　　“金屬熱處理”一般是指“對固態(tài)金屬施以適當?shù)募訜?、保溫、冷卻或改變表面化學成份，而達到預期之機械、物理或化學性質(zhì)目的之技術”。
　　不同化學成份的材料，各具有不同的機械性質(zhì)，而即使是同一化學成份的材料，由于有不同的內(nèi)部組織，也會有不同的性能，熱處理就是一種可以改變材料內(nèi)部與外部組織的方法。
　　2.鐵—碳相平衡圖
　　合金狀態(tài)圖是一種可以表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成份之關系，即各種成份的合金在極慢的加熱或熱卻條件下(即接近平衡條件下)，其內(nèi)部的組織隨溫度、成份而變化所形成。
　　其中鐵—碳相平衡圖最常用在鋼鐵工業(yè)中，此圖不但指出不同成份鐵、碳合金的結(jié)晶或熔化溫度在不同溫度下的組成相(phase)與相對含量，更重要的是，根據(jù)此圖尚可決定當溫度、合金成份改變時，其合金組織、性能的變化規(guī)律，因此便可正確的判定鋼鐵的鑄造、焊接、沖壓加工、熱處理等生產(chǎn)技術的制程，以作為修正或創(chuàng)造新材料的依據(jù)。
　　3.連續(xù)冷卻變態(tài)圖及恒溫變態(tài)
　　鋼料在高溫的沃斯田鐵化溫度冷卻下來時，如果冷卻速度不相同，則會在不同的溫度發(fā)生Arl變態(tài)，例如把共析鋼(0.8%C)從沃斯田鐵(沃斯田鐵Austenite)狀態(tài)以各種冷卻速度冷到常溫，而把Arl變態(tài)的開始溫度及完成溫度及麻田散鐵變態(tài)的開始及完成時間等關系，畫成以溫度和時間為座標，就可得的曲線(以含碳量0.8%之共析鋼為例)。這種曲線就是所謂的連續(xù)冷卻變態(tài)圖。
　　有了CCT圖就可以了解，某成份的鋼料以何種冷卻速度冷卻沃斯田鐵時，在何種溫度，何種時間會發(fā)生何種變態(tài)，而在常溫可以得到何種組織。
　　二、基本鋼鐵金相組織
　　金相組織是材料分析的基礎，對鋼鐵材料而言，從鐵—碳平衡圖中可看出，所有鋼鐵在室溫下的組織均是由肥粒鐵(α-Fe)和雪明碳鐵(Fe3C)這兩個基本相組成。由于碳含量、合金含量的不同，鋼鐵材料經(jīng)過加熱、冷卻的過程，會產(chǎn)生各種平衡相與非平衡，由肥粒鐵與雪明碳鐵的比例、析出形狀和分而情況的差異，會呈現(xiàn)各種不同的組織型態(tài)。一般碳鋼可觀察到金相組織有：肥粒鐵、雪明碳鐵、波來鐵、上變韌鐵、下變韌鐵、麻田散鐵、回火麻田散鐵及殘留沃斯田鐵。
　　1.肥粒鐵(Ferrit)
　　定義：碳與合金元素在a-Fe中的固溶體。
　　特征：自沃斯田鐵變態(tài)而得，依成分與冷卻速度不同，而呈塊狀、費德曼沃斯田鐵型或沿晶界析出。在共析鋼或過共析鋼內(nèi)肥粒鐵不能單獨存在，常與雪明碳鐵(Fe3C)層狀共生成波來鐵。