纯铁在加热或冷却过程中，总是在910℃时发生同素异构转变，由于纯铁的强度太低，在工业上实用意义不大。通常应用的钢铁，在铁元素中还含有碳等其他元素，这些元素对钢铁的组织结构与力学性能都带来极大的影响。
碳在铁中存在的状态可能是溶解在铁中形成固溶体，或与铁化合而成化合物Fe3 C(称为渗碳体)。所谓溶解，就是在固体状态下，铁的晶格空隙处容纳碳原子。在一种元素的晶格中溶入他种元素形成的结构称为固溶体(见图3一3)。我们把含量较多的铁元素称为溶剂，而溶入的碳元素称为溶质。固溶体保持基本金属(铁)的原有晶格形式。由于原子间的空隙地位有限，所以容纳碳原子的数量也有限度，即铁中的溶碳量有一定的限度。在α-Fe或γ-Fe中，都可以溶入碳原子而成为固溶体。对于α-Fe的间溶体称为铁素体，对于γ-Fe的固溶体称为奥氏体。
由于α-Fe原子间的空隙较小，故铁素体的溶碳能力较差，在常温时铁素体的溶碳量仅0. 006%，随若温度升高，溶碳量略增。在723℃时溶碳量最大，但也只有0.025%。所以铁素体的显微组织与纯铁体没有多大区别。它的力学性能特点是强度、硬度低，而塑性、韧性好。由于γ-Fe原子间的空隙较大，故奥氏体的溶碳能力较大，在723℃时为0.8%。随着温度升高，溶碳量不断增加，在1 147℃时溶碳量最大，可达2.06%。
