在各种建筑、基础设施、工具、船只、汽车、机械、电器及武器中,钢都是一种主要的成份。现代钢铁一般用各种　标准化团体　所制定的不同品质标准来区分。　材质属性　表示形式各种相态所需条件的铁-碳相图,其中莱氏体为奥氏体与渗碳体的共熔混合物,而α、γ及δ为不同种类的铁素体　地球　地壳　上所有的天然铁都是以矿石的方式存在,一般为氧化铁,例如磁铁矿及赤铁矿等。要提取铁,就要把铁矿中的氧移除,让氧与它更“喜欢”的化学“伴侣”结合,例如碳。这个过程叫　熔炼　,最早应用于熔点较低的金属,例如熔点约为250 °C　的锡及熔点约为1,100　℃的铜。而铸铁的熔点则为1,375　℃。这种温度用青铜时代已经有的古老方法就可以达到。由于氧化率在800　℃以上时会急剧增加,所以保持冶炼环境低氧是很重要的。跟铜与锡不同的是,液态铁能够很容易地溶解碳。熔炼所生成的合金(生铁)含碳量过高,因此还不能叫作钢[2]。后续的步骤会把多余的碳和氧除掉。　很多时候会向铁/碳化合物加入其他材料,来达至所需的特性。在钢里加入镍和锰会增加钢的强度,并使奥氏体的化学性质更加稳定,加入铬会使硬度及熔点上升,加入钒也可以使硬度上升,但同时更会减轻金属疲劳所带来的效应。为了防止腐蚀,最少会要加入11%的铬,这样表面就会生成一层硬的氧化物;这种合金叫不锈钢。钨能干预渗碳体的生成,使马氏体得以在较低的淬火率下生成,这样的成品叫　高速钢　。另一方面,硫、氮与磷会使钢变得更脆弱,因此必须从矿石中除掉这些普遍存在的元素[3]。　钢的密度会随合金的成份而改变,但一般介乎7,750　至8,050　kg/m　3　[4]　。　即使在不同钢里面的浓度差异是如此的小,碳-钢混合物还是可以形成一些不同的结构,这些结构各自有着很不一样特性。要炼出高质量的钢,是必需明白这些特性的。在室温下,铁最稳定的形式是体心立方晶格结构的α-铁素体。这是一种颇软的金属材料,而且只能溶解很小量的碳,于723　℃时上限为0.021wt%,而0　℃时则为0.005%。在炼的温度下,若钢的含碳量超过0.021%,它就会转化为面心立方晶格的结构,叫奥氏体,或γ-铁。它亦是一种软的金属材料,但是它能溶解相当多的碳,于1,148　℃达2.1%[5],反映出钢的含碳量上限[6]。　当钢的含碳量少于0.8%时(叫　亚共析钢　),混合物会从奥氏体相冷却下来,尝试回到铁素体相,并因此会有多