純鐵在加熱或冷卻過程中，總是在910℃時發生同素異構轉變，由于純鐵的強度太低，在工業上實用意義不大。通常應用的鋼鐵，在鐵元素中還含有碳等其他元素，這些元素對鋼鐵的組織結構與力學性能都帶來極大的影響。
碳在鐵中存在的狀態可能是溶解在鐵中形成固溶體，或與鐵化合而成化合物Fe3 C(稱為滲碳體)。所謂溶解，就是在固體狀態下，鐵的晶格空隙處容納碳原子。在一種元素的晶格中溶入他種元素形成的結構稱為固溶體(見圖3一3)。我們把含量較多的鐵元素稱為溶劑，而溶入的碳元素稱為溶質。固溶體保持基本金屬(鐵)的原有晶格形式。由于原子間的空隙地位有限，所以容納碳原子的數量也有限度，即鐵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為固溶體。對于α-Fe的間溶體稱為鐵素體，對于γ-Fe的固溶體稱為奧氏體。
由于α-Fe原子間的空隙較小，故鐵素體的溶碳能力較差，在常溫時鐵素體的溶碳量僅0. 006%，隨若溫度升高，溶碳量略增。在723℃時溶碳量最大，但也只有0.025%。所以鐵素體的顯微組織與純鐵體沒有多大區別。它的力學性能特點是強度、硬度低，而塑性、韌性好。由于γ-Fe原子間的空隙較大，故奧氏體的溶碳能力較大，在723℃時為0.8%。隨著溫度升高，溶碳量不斷增加，在1 147℃時溶碳量最大，可達2.06%。
