Работа стали в конструкциях существенно зависит от структуры стали и от изменчивости ее свойств.
Мягкая сталь, как известно, состоит в основном при нормальной температуре из двух компонентов — феррита и цементита; феррит-почти чистое железо, имеющее в небольшом-количестве растворенный углерод и другие элементы; феррит имеет правильную кристаллическую структуру центрированной кубической решетки и образует в стали отдельные зерна (кристаллиты), ориентированные в разнообразных направлениях; второй компонент стали цементит, карбид железа (Fe3C) — образует с ферритом смесь — перлит, заполняющую отдельные участки и прослойки между зернами феррита (темные пятна на шлифе).
Феррит мягок и пластичен, перлит тверд, упруг и достаточно прочен. Работа стали зависит от соотношений этих двух компонентов. Чем зерно меньше, тем перлит более равномерно распределен по объему стали и тем более равномерно в среднем распределяется ориентация зерен относительно друг друга.
В соответствии с этим сталь получается более однородной, прочной, пластичной и изотропной; площадка текучести повышается и становится протяженнее; увеличивается также протяженность (по деформациям) области самоупрочнения, а также относительное удлинение при разрыве. Вместе с тем увеличивается вязкость стали, способность поглощать внешнюю энергию при ударе. Поэтому мелкое зерно является первым признаком высокого качества стали. Большое значение имеет равномерность зерен.
Смесь крупных и мелких зерен делает сталь неравнопрочной ввиду существенной разницы сопротивлений пластическим деформациям крупных и мелких зерен. Это может иметь место при термической обработке стали после наклепа (явление вторичной рекристаллизации). В пластической стадии при разнородном зерне (неравномерном по величине) получаются резко различными скорости и величины пластических деформаций, что может привести к нарушению сплошности и микроскопическим трещинам. При преимущественной кристаллографической ориентации зерен, что имеет место после наклепа или при пониженных температурах в процессе прокатки, когда образуется так называемая «строчечная структура», сталь становится анизотропной с повышением механических свойств по направлению преимущественной кристаллографической ориентации.
