钢铁材料是现代工业中应用最广泛的合金，它们都是铁和碳两个组元组成的合金。在铁碳合金中，碳可以与铁组成化合物，也可以组成固溶体，或者形成混合物。
(1)铁素体:碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。在室温时的性能几乎与纯铁相似，强度、硬度不高，塑性、韧性良好。
(2)奥氏体:碳溶解于β--Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。奥氏体存在于727℃以上的高温范围内，硬度低，塑性良好，易于锻压成形。
(3)渗碳体:是含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物。其分子式为Fe3C，常用符号cm来表示。渗碳体不发生同素异构转变，硬度很高，塑性和韧性几乎为零。
渗碳体在钢和铸铁中以片状、球状、网状、板状等形态存在，它是碳钢中的主要强化相，其形态与分布对钢的性能有很大影响。
(4)珠光体:珠光体是铁素体和渗碳体组成的片层相间的混合物，以符号P表示。珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，并有一定的塑性。
(5)莱氏体:莱氏体是含碳量为4.3%的合金，在1 148℃时从液相中同时结晶出来奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld^，表示。室温下由于奥氏体己转变为珠光体，所以由珠光体和渗碳体组成，以符号Ld^，表示。
莱氏体具有硬度高，脆性大的特点。
(6)马氏体:碳在。-Fe中所形成的过饱合固溶体称为马氏体。马氏体具有较高的强度和硬度。且过饱和的碳越多，硬度就越高