鋼鐵材料的力學(xué)性能根據(jù)微細(xì)組織的狀態(tài)變化很大，所以應(yīng)該通過適當(dāng)?shù)剡x擇化學(xué)組成和生產(chǎn)工藝條件來達(dá)到組織的最佳化。作為組織構(gòu)成要素有，晶體中的化學(xué)缺陷溶質(zhì)元素（夾雜物和合金元素）、結(jié)構(gòu)性缺陷的原子空位和位錯(cuò)、多晶體和包括結(jié)構(gòu)/組成的不同的第二相時(shí)形成的晶界和異相界面。強(qiáng)化組織因子在塑性變形時(shí)，全部成為位錯(cuò)移動(dòng)的障礙，所以通過其利用可以強(qiáng)化材料。一般如果強(qiáng)度提高，延性和韌性就會(huì)降低，所以實(shí)際應(yīng)用上需要改善其平衡的材料設(shè)計(jì)。

　　如果使金屬材料中的第二相粒子彌散，由于母相和粒子的彈性常數(shù)以及粒子的體積分?jǐn)?shù)和形狀的不同，宏觀彈性性質(zhì)也不同，因此，屈服強(qiáng)度可以根據(jù)各種強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)。塑性變形后達(dá)到加工硬化后最大變形應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度，材料的斷面邊緣均勻減少邊變形。關(guān)于延性，表示均勻變形極限應(yīng)變的均勻伸長率、變形集中，斷面收縮局部發(fā)生的縮頸現(xiàn)象開始后，直到斷裂的變形量的局部伸長率，其后的斷裂伸長率成為重要的參數(shù)。縮頸開始是變形應(yīng)力σ達(dá)到超過加工硬化率（dσ/dε）的塑性不穩(wěn)定條件時(shí)發(fā)生，所以，提高加工硬化率（σ=Aεn），即提高n，是提高延性的方法之一。

　　于是利用合金碳化物的納米級(jí)析出的高強(qiáng)度鐵素體鋼被提出來了。鋼的微細(xì)析出物被用于各種鋼。可作為納米級(jí)彌散的析出物有碳化物/氮化物、金屬間化合物和銅（Cu）等。低合金鋼最常用的析出物是碳化鐵（滲碳體），其尺寸在含有高密度位錯(cuò)的微細(xì)彌散的回火馬氏體中是數(shù)十納米。為獲得充分的強(qiáng)化量，需要高碳化。而添加碳化物生成元素的馬氏體鋼，經(jīng)500℃以上溫度回火處理，析出幾納米的合金碳化物。在添加鉬（Mo）、鈦（Ti）、鈮（Nb）和釩（V）等鋼中，與先析出滲碳體不同，是析出微細(xì)合金碳化物，呈回火二次硬化。具有Ti、Nb和V等B1（NaCl）型結(jié)構(gòu)的合金碳化物的納米級(jí)析出，因鐵素體和碳化物間的界面本身或該碳化物周圍的共格應(yīng)變場成為氫陷阱，所以對(duì)抑制高強(qiáng)鋼的延遲斷裂有效。

　　鐵素體析出的Cu，析出初期生成與具有bcc結(jié)構(gòu)的鐵素體共格的bcc團(tuán)簇，隨著時(shí)效的進(jìn)行，從密排層狀結(jié)構(gòu)的9R向fcc結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。因Cu是軟質(zhì)粒子，所以在顯示切斷機(jī)制的析出強(qiáng)化時(shí)，也改善延性，該納米級(jí)析出也用于提高超低碳IF鋼的烘烤硬化性。另一方面，在馬氏體時(shí)效鋼和析出強(qiáng)化型不銹鋼等高合金鋼中，與合金碳化物析出的二次硬化相同，通過高溫回火處理析出納米級(jí)硬質(zhì)相Ni3Al、Ni3Ti、FeMo等，強(qiáng)度顯著提高。在最近高強(qiáng)鋼的研發(fā)項(xiàng)目中，除合金設(shè)計(jì)和鍛造/冷卻工藝控制的進(jìn)一步高強(qiáng)化以外，還進(jìn)行構(gòu)件內(nèi)部強(qiáng)度分布控制、微細(xì)組織和材質(zhì)預(yù)測模型的開發(fā)。最近，利用熱軋后卷取工序的鐵素體相變時(shí)發(fā)生的（Ti、Mo）C相界面析出的高強(qiáng)度、高延性低碳鐵素體薄鋼板也正在實(shí)用化。

　　在Fe-0.1%C-1.5%Mn鋼中添加0.3%V的合金VC相界面析出組織的，用TEM以觀察到相界面析出的特有的VC周期性點(diǎn)列狀分布。如果含有這種合金碳化物納米級(jí)析出的鐵素體鋼變形，碳化物成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，就會(huì)獲得高的屈服強(qiáng)度。在中碳鋼S45C中添加0.1%-0.5%V的合金，在VC完全固溶的溫度下，奧氏體化后，在各種溫度恒溫相變，測定鋼硬度的結(jié)果。不含V的S45C鋼，從呈鐵素體+珠光體組織的700℃到貝氏體混存的500℃，相變溫度降低，硬度單調(diào)上升，但全貝氏體組織的450℃，與500℃相比，硬度下降。此外，由于添加V，鐵素體+珠光體組織的硬度上升，其上升量是V添加量越多越大。0.3%V鋼的硬度在600℃（873K）以上，明顯高于S45C鋼。但在開始生成貝氏體的580℃（853K）的低溫硬度則大大減少。添加V鋼不僅是初析鐵素體，而且在珠光體組織中的鐵素體層狀部位也發(fā)生VC相界面析出，有助于鋼的高強(qiáng)化。這一結(jié)果表明，為利用VC相界面析出實(shí)現(xiàn)鋼的高強(qiáng)化，在鐵素體/珠光體相變溫度區(qū)域盡可能低的溫度進(jìn)行相變處理是有效的方法。