鋼鐵是工業中用的最多的合金材料，其中僅僅由鐵與碳兩鐘元素組成的合金，稱為碳素鋼。
在鐵碳合金中，碳與鐵可以形成固溶體，也可以組成化合物，或者形成兩者的混合物。
由此演化出來的基本組織類型有：奧氏體、鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體、萊氏體、魏氏組織和碳化物等。
1、奧氏體
奧氏體是碳溶解在γ－Fe（伽馬鐵）中的間隙固溶體，其溶碳能力較大。
奧氏體是在大于727℃高溫時才能穩定存在的組織。
奧氏體塑性好，是絕大多數鋼種在高溫下進行壓力加工時所要求的組織。
2、鐵素體
碳溶于α-Fe（阿爾法鐵）中的間隙固溶體稱為鐵素體，是結構鋼最基礎的主要組成相。
由于α-Fe（阿爾法鐵）是體心立方晶格結構，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時溶碳量最大，可達0.0218%，隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600℃時溶碳量約為0.0057%，在室溫時溶碳量幾乎等于零。
由于鐵素體的溶碳能力很小，含碳量也很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，強度、硬度較低。
3、馬氏體
馬氏體是碳與合金元素在α-Fe（阿爾法鐵）中的過飽和固溶體。
馬氏體是由呈現面心立方晶格的γ-Fe（伽馬鐵）的溶碳能力較高的高溫奧氏體組織，在急速冷卻（淬火）條件下，降到馬氏體轉變溫度（Ms）時，則奧氏體中固 溶的碳原子沒有時間擴散出γ-Fe（伽馬鐵）晶胞，就直接進入了體心立方的α-Fe（阿爾法鐵）晶格中，而這種晶格的溶碳能力是很低的，則形成了過飽和間 隙固溶體，即發生了這種無擴散相變的馬氏體轉變。
由于間隙固溶的碳元素發生了過飽和固溶，使α-Fe（阿爾法鐵）的晶格發生一定程度的畸變，其組織的最主要特點是具有高硬度和高強度。
4、滲碳體
滲碳體是鐵碳合金凝固和冷卻轉變時析出的Fe3C型碳化物，即鐵和碳組成的金屬化合物，其熔點為1227℃左右，因而可分為一次滲碳體（從液體相中析出）、二次滲碳體（從奧氏體中析出）和三次滲碳體（從鐵素體中析出）。
滲碳體中含碳量高、熔點高、抗拉強度高，但塑性和沖擊韌性近于零。在鋼中，滲碳體以不同形態和大小的晶體出現在組織中，對鋼的力學性能影響很大，是碳鋼中主要的強化相。
5、珠光體
珠光體是鐵的固溶體（鐵素體）和金屬化合物（滲碳體）所組成的機械混合物。
在珠光體中，鐵素體占88%,滲碳體占12%。
珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間,強韌性較好。
6、貝氏體
貝氏體是鋼在奧氏體化后被過冷到珠光體轉變溫度區間以下，馬氏體轉變溫度區間以上這一中溫度區間((350～550℃)，即所謂“貝氏體轉變溫度區間”)轉變而成，它是由鐵素體及其內分布著彌散的碳化物所形成的復相（即兩相混合物）組織。
貝氏體轉變既具有珠光體轉變，又具有馬氏體轉變的某些特征，而且貝氏體組織具有較高的強韌性配合。
在硬度相同的情況下，貝氏體組織的耐磨性明顯優于馬氏體，因此鋼鐵材料中的基體組織，能獲得貝氏體是比較理想的。除了采用“等溫淬火”的方法以外，也可在鋼中加入合金元素，冶煉成貝氏體鋼，如我國的14CrMnMoVB和14MnMoVB等。
