純鐵是很軟的金屬，有銀白色金屬光澤，既不能制刀槍，也不能鑄鐵鍋、犁鋤。但當純鐵中含有一定量的碳后，就變成我們在各方面使用的鋼鐵了。鐵中含碳在0.02%以上就變成硬度較低的能拔鐵絲、軋制薄白鐵板等用的低碳鋼。鐵中含碳量0.25%至0.6%的范圍內的鋼叫中碳鋼，其硬度中等，可軋成建筑鋼材，鋼板、鐵釘等制品。鐵中含碳量0.6%至2.0%時就成為硬度很高的、可制刀槍、模具等的高碳鋼了。低、中、高碳鋼合在一起就叫“碳素鋼”。如果鐵中碳含量超過2.0%就變成又硬又脆的可鑄鐵鍋、暖氣片、犁等的生鐵了。一般生鐵含碳量為3.5%—5.5%。所以純鐵、鋼和生鐵的區別主要就在于鐵中的含碳量的不同。工業純鐵是鋼的一種，其化學成分主要是鐵，含量在99.50%－99.90%，含碳量在0.04%以下，其他元素愈少愈好。因為它實際上還不是真正的純鐵，所以稱這一種接近于純鐵的鋼為工業純鐵。一般工業純鐵質地特別軟，韌性特別大，電磁性能很好。常見的有兩種規格，一種是是作為深沖材料的，可以沖壓成極復雜的形狀；另一種是作為電磁材料的，有高的感磁性的低的抗磁性廣泛用于電子電工，電器元件，磁性材料，非晶體制品，繼電器，傳感器，汽車制動器，紡機，電表電磁閥等等產品。熔點比鐵高，在潮濕的空氣中比鐵難生銹，在冷的濃硫酸中可以鈍化。

　　碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀態下，隨含碳量的增加，鋼的強度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降。焊接性和冷彎性變差。所以工程結構用鋼，常限制含碳量。　碳素鋼中的殘余元素和雜質元素如錳、硅、鎳、磷、硫、氧、氮等，對碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時互相加強，有時互相抵銷。例如：①硫、氧、氮都能增加鋼的熱脆性，而適量的錳可減少或部分抵銷其熱脆性。②殘余元素除錳、鎳外都降低鋼的沖擊韌性，增加冷脆性。③除硫和氧降低強度外，其他雜質元素均在不同程度上提高鋼的強度熱膨脹。④幾乎所有的雜質元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

　　氫在鋼中能造成很多嚴重缺陷，如產生白點、點狀偏析、氫脆、表面鼓泡和焊縫熱影響區內的裂縫等。為保證鋼的質量，必須盡可能降低鋼中氫的含量（見應力腐蝕斷裂和氫脆）。脫氧帶入的殘余元素如鋁，可減小低碳鋼的時效傾向，還可以細化晶粒，提高鋼在低溫下的韌性，但余量不宜過多。由爐料中帶入的殘余元素如鎳、鉻、鉬、銅等，含量高時可提高鋼的淬透性，但對要求具有高塑性的專用鋼，如深沖用鋼板，則是不利的。

　　為了改善和提高鋼的性能，在碳鋼的基礎上加入其它合金元素，如硅、錳、鉻、鎳、、鎢、釩、鈦等，這種鋼叫合金鋼（Alloy steel）。合金鋼根據加入合金元素的不同，具有不同的性能，如高的耐磨性、耐蝕性、耐低溫、高磁性等良好的特殊性能。合金鋼按用途分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。

　　合金鋼的特點

　　純金屬有好的韌性、很高的導熱性和導電性，但純金屬在應用方面受到很大的限制。是因為在純金屬中找不到硬度、彈性、強度等方面都很高的金屬材料，而不同種類的合金鋼則能滿足多方面的要求。合金之所以比純金屬具有更好更多的物理和機械性能，在國計民生中得到廣泛的應用，是因為與它的內部結構的種類多熱膨脹，而且可以人工控制這個優點分不開的。