从钢液中产生晶体的过程，也称液态结晶或一次结晶。随着热量的导出，晶体从无到有(形核)，由小变大(晶体长大)，直至液体全部转为固体(晶体)，完成结晶过程。钢液的结晶过程决定着钢锭或铸件的结晶组织及物理、化学不均匀性，从而影响到钢的机械、物理和化学性能。控制钢的结晶过程是提高钢的质量和性能的重要手段之一。
温度范围
钢液不是纯金属，而是以Fe为基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此，它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行，而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下，钢液温度降至其液相线温度(tL)时开始出现晶体，而达到固相线温度(ts)时结晶方告结束。此液相线和固相线间的温度区间，即tL-ts=Δtc。便称为该合金的结晶温度范围。某一钢种的结晶温度范围主要取决于所含元素的性质及其含量，并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对结晶温度范围的影响可近似地看成可加和的。即某一具体钢种的结晶温度范围。
结晶两相区
钢液凝固时，在靠近模壁的固相(凝固层)与内部液相之间存在着一个过渡区—两相区(图1)，即在凝固着的钢锭内，存在三个区域：固相区、两相区、液相区。钢液的结晶即形核和晶核长大过程只在两相区进行。钢锭的凝固就是两相区由钢锭表面向锭心的推移过程：当液相等温线到达钢锭内某一部位时，结晶开始；而固相等温线达到某一部位时，该处结晶便告结束，全部转变为固体。液相等温线和固相等温线到达锭内某一指定点的时间间隔，即该点从液相线温度降至固相等温线所经历的时间，称作该点的本地凝固时间，常以q表示之。本地凝固时间与该处的平均冷却速度成反比。由于钢锭内不同部位的传热条件差异很大，因此不同部位的本地凝固时间会有很大的不同，从而引起结晶组织的不同。钢锭内液相等温线和固相等温线间的距离称作两相区宽度，以△x表示之。且有。两相区窄有利于柱状晶发展，而两相区宽有利于等轴晶发展。
1） 无扩散性——马氏体转变是非扩散性转变，因而转变过程中没有成分变化，M的含碳量和原来A的相同。
2）切变共格和表面浮凸现象——由于原子不能进行扩散，因而晶格转变只能以切变的机制进行。
3）变温形成——M只有在不断降低温度的条件下，转变才能继续进行。
4）高速长大——马氏体生长速度极快，片间相撞容易在马氏体片内产生显裂纹。
5） 转变不完全——残余奥氏体A残——MS点越高，M越多，A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关，主要取决于含碳量与合金元素的含量。如图所示： [3]
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过冷奥氏体转变曲线
由于转变温度不同，过冷奥氏体将按不同机理转变成不同的组织（P、B、M）。转变类型主要取决于转变温度，但转变量和速度又与时间密切相关。
过冷奥氏体转变曲线——表示温度、时间、和转变量三者之间的关系曲线。
（一）过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体等温转变曲线又叫C曲线，也称为TTT曲线。如图所示：
冷却方式：
2）连续冷却
1、等温转变曲线的建立
等温转变曲线可以用金相法、膨胀法、电阻法和热分析法等多种方法建立。
三、钢板、钢带的长度尺寸
1）一般以钢板的厚度d的毫米（mm）数标定。而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。
2）单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有：1mm厚的钢板，有宽度600×长度2000mm；650×2000mm；700×1420mm；750×1500mm；900×1800mm；1000×2000mm等。
四、钢管的长度尺寸
1）一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米（mm）数标定。
2）每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径50mm的，壁厚有2.5-10mm的15种；或者说相同壁厚5mm的，外径有32-195mm的29种。又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。
钢材重量
1、钢材的理论重量
钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。
2、钢材的实际重量
钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。实际重量要比理论重量准确。
钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。钢的热处理路线图，如图所示：
2、钢的热处理分类
（1）根据工艺方法来分
1）整体热处理（退火、正火、淬火、回 火）；
2）表面热处理（火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火等）；
3）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素等）。
（2）根据热处理在零件加工中的作用分
1）预先热处理（退火、正火）：为机械零件切削加工前的一个中间工序，以改善切削加工性能及为后续作组织准备。
2）终热处理（淬火、回火）：获得零件终使用性能的热处理 。
3、过热度和过冷度
加热和冷却时相图上临界点位置，如图所示：
平衡态相变线：A1、A3、Acm
冷却（过冷度）： Ar1、Ar3、Arcm
