铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的热导率
钢结构从高温到低温的过程中，奥氏体生成珠光体并长大；而当从950℃快速冷却到550℃时，变成均匀的珠光体，由硬而脆的渗碳体相和软而韧的铁素体相同向组成。然而，对于具有良好可加工性的材料如汽车板，会产生软铁素体单相。
如果可以省略钢化处理，简化加工会给用户带来很大的好处。上面说的“DLP”设备就能起到这个作用，就是在550℃的盐浴中均匀调整冷却，让它在半成品的时候就能转化为珠光体。对于混凝土压实用高强度钢丝的生产，新日铁还通过“DLP”设备处理，为用户节省韧化处理创造了条件。桥梁用钢丝生产中，韧化处理后，先用酸洗和磷酸锌膜处理“润滑”进行拉丝，然后在室温下多段进行拉丝。即φ13mm的热轧半成品盘条通过冷拉减薄至φ 7 mm，最后镀锌以提高耐腐蚀性。但轮胎补强用子午线钢丝有很多加工工序，即采用直径为5.5mm的盘条，拉成直径为3 mm的钢丝，再经过中间韧化处理，拉成直径为φ1.5mm的钢丝，最后韧化、镀黄铜(可以提高与橡胶的附着力)，最后拉成直径为0.3mm，由五根组成。中间韧化处理的原因是为了防止从5.5mm一次拉拔到φ1.5mm时韧性不好而断丝。总之，当所有钢材都是高强度时，延性会随着强度的增加而降低，所以实用的高强度极限的关键在于延性，而高碳钢丝对于高强度的关键技术就是如何保持延性。
(6)钢丝直径越小，高碳钢丝的强度越高。
钢丝的强度显然与钢丝直径有关。比如桥梁用钢丝的线径为φ 5 ~ 7 mm，强度在2000MPa以下，而φ 0.2 ~ 0.4 mm的轮胎用子午线钢丝强度高达4000MPa。通过钢丝的高强度，有利于降低施工成本和轮胎重量。
钢丝直径减小时，由于拉丝时施加的压力，强度随着其变细程度(变形量)的增加而增加，这是其根本原理。虽然不同钢种之间存在一定的差异，但强度为1200 ~ 1500 MPa的钢丝在韧化处理后强度继续提高。桥用钢丝的变形量约为65438±0.5，而径向钢丝的变形量高达3.5 ~ 4。加工变形与强度的关系见表3。
表3加工变形与0.82% C钢强度的关系
加工变形(%)
1
2
三
四
五
拉伸强度(兆帕)
1200
1700
2000
2800
3500
4300
这个原理可以用钢的结构变化来解释，铁素体区间宽度(即片层厚度)越小，强度越高。因为刚韧化的钢丝的铁素体和渗碳体的结晶方向是随机的、无规则的，而强度高的渗碳体和延展性好的铁素体的结晶通过拉丝按照拉拔方向变得均匀，所以钢丝越细，薄片的厚度越小，强度越高。如钢中铁素体的粒度为φ 10 ~ 30um，作为国家项目研制中的“超级金属(高强度钢)”只有0.5 ~ 0.8um而韧化处理后的钢丝板材厚度只有0.1um左右(1200 ~ 1500mpa)，最先进的径向钢丝经过20次左右拉拔后变为0.01um，相应的强度也提高到4500MPa。
轧制后结晶方向一致可以提高强度的性质是钢的相同现象，但薄板等产品在轧制时结晶只在轧制方向延伸，不在宽度方向延伸，所以晶粒大小随方向变化。而拉丝过程中使用的冷拔模具是利用不同于滚压方式的强大压力从四面均匀挤压线材，所以结晶只能向拉丝方向发展，结果片层均匀减薄，强度迅速提高。为了对超高强度钢丝施加强大的压力，拉丝时经常使用超高硬度金刚石模具。
(7)高强度的关键是珠光体的转变。
如上所述，高碳钢的珠光体比低碳普通钢的铁素体单相强得多。可见珠光体在较小的拉丝变形下容易获得高强度，因此成为工业化的重要因素。相反，无论施加多强的压力，对于纯铁的冷拔都难以达到高强度的效果。
目前，珠光体通过拉丝快速提高强度的机理还不完全清楚。其中一个重要原因是，通过拉丝使晶体细化后使薄片厚度变薄的“细晶强化”和通过加工使位错数量增加并硬化的“位错强化”起到了重要作用，这与钢丝连续弯曲时硬化的现象相同。
对于其他组织，如“渗碳体细晶强化”，拉拔前无晶界的渗碳体，经拉拔加工细化到纳米级后，强度也能得到提高；还有拉丝分解稳定金属花的渗碳体(Fe3C)，分解的碳附着在位错上，使其难以移动，从而提高强度的“固溶强化”。以前只知道金属化合物在大外力作用下会分解。最近发现渗碳体完全分解，引起各方关注。新日铁作为开发高碳钢丝的先驱，将渗碳体分解引起的强度和延展性的变化作为重要研究课题，通过研究其机理来开发高强度钢丝。
之所以还没有搞清楚渗碳体的分解机理，是因为铁是超细结构，强加工后的渗碳体也是几个纳米的超细结构，用一般仪器很难观察到，所以很难解释其机理。但现在通过“高分辨率能量透射显微镜”和可以放大654.38+0万倍的原子观测器，可以清晰地观察到单个铁原子、铁素体和渗碳体的组织，有了很大的进步，有望在不久的将来得到解决。
(8)强度与延展性对立的挑战
为了使高碳钢丝实用化，不仅要解决强度问题，还必须解决断裂导致的延展性不足的问题。从两者的关系来看，当桥梁用钢丝的强度超过2000MPa时，其延性迅速下降，即实际最高强度要与延性相平衡。从技术角度来说，如果单纯追求强度，还可以进一步提高，但考虑到延性明显下降，径向钢丝的极限强度只有4000MPa以下。
在钢丝横截面施加均匀压力进行热断试验时，延展性高的钢丝经过几十次扭转后，在拉丝的垂直方向上发生断裂(正常断裂)，而延展性低的钢丝在扭转变形初期，在拉丝的垂直方向上发生开裂(扭转)，这被称为影响高强度的重要原因。此外，当线径较大时，在2000MPa左右会出现扭转裂纹，而线径较小时，在4000MPa不会出现扭转裂纹，这就是所谓的“线径效应”。关于扭转开裂的原因众说纷纭，渗碳体的分解是主要原因。
(九)尽可能减少高强度钢的拉丝加工。
当用兼顾钢强度和延展性的加工程序来增强钢丝时，首先通过韧化来提高强度，然后通过增加拉丝(加工变形)来增加每单位变形的强度增加量(加工硬化率)。如采取镀锌(450℃)和发蓝处理等措施抑制加热引起的强度下降。
采用上述方法保持高强度，还需要防止延性降低，即从因果关系上可以避免延性降低。实验结果表明，采用高强度木材增韧和减少拉丝量的方法来提高加工硬化率比增加拉丝量更能有效地保持韧性。例如，当最终强度目标为2000MPa时，韧性低(1000 ~ 1300 MPa级别)的材料，通过增加拉丝量达到目标时，容易发生扭转开裂；对于1400MPa的韧性处理材料，如果适当减少拉丝量，就不会出现这种情况。可以看出，后者对于在高强度下保持必要的延性更有效。
强化增韧木材的方法也有很多，代表性的方法就是合金化。即增加钢中碳、钒、铬、硅等元素的含量，可以提高强度。其中，一般的基本方法是增加碳含量；硅在铁素体的固溶强化中可以起到积极的作用；铬能使韧化处理时的片层厚度变细，从而提高强度的效果明显。另外，在高碳钢(含C0.82%% C)中加入0.2 ~ 0.5%的铬，会明显提高拉丝时的加工硬化率，因此对高碳钢线材的高强度非常有利。径向钢丝和桥梁钢丝的应用在前面已经介绍过了。