碳素钢的性能主要取决于钢的含碳量和显微组织。在退火或热轧状态下,随含碳量的增加,钢的强度和硬度升高,而塑性和冲击韧性下降。焊接性和冷弯性变差。所以工程结构用钢,常限制含碳量。
碳素钢中的残余元素和杂质元素如锰、硅、镍、磷、硫、氧、氮等,对碳素钢的性能也有影响。这和影响有时互相加强,有时互相抵销。例如:硫、氧、氮都能增加钢的热脆性,而适量的锰可减少或部分抵销其热脆性。残余元素除锰、镍外都降低钢的冲击韧性,增加冷脆性。除硫和氧降低强度外,其它杂质元素均在不同程度上提高钢的强度。几乎所有的杂质元素都能降低钢的塑性和焊接性。
铁在自然界中分布极广,但是人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。这首先是由于天然单质状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化生锈,再加上它的熔点(1535℃)又比铜(1083℃)高得多,使它比铜难以熔炼。
人类早发现铁是从天空落下的陨石,陨石含铁的百分比很高(铁陨石中含铁90.85%),是铁和镍、钴的混合物。考古学家曾经在古坟墓中,发现陨铁制成的小斧;在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中,记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的珍贵的金属,埃及人干脆把铁叫做“天石”。在古希腊文中,“星”和“铁”是同一个词。
铁是地壳中较丰富的元素,仅次于氧、硅、铝。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿是重要的铁矿。单体金属常用焦炭、铁矿石和石炭石为原料炼得。用氢气还原纯氧化铁可得到纯铁。含碳在1.7%以上的铁叫生铁(或铸铁)。含碳量少于0.2%的铁熔合体称为熟铁或锻铁。含碳量介于1.7-0.2之间的铁熔体叫做钢。生铁坚硬,但性脆;钢具有弹性;熟铁易于机械加工,但要比钢柔软。从生铁炼钢,就是减低生铁内的碳量,以及将硅、硫和磷杂质除去。