现代材料可以分为四大类：金属、高分子、陶瓷和复合材料。尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料。钢铁由铁矿石提炼而成，来源丰富，价格低廉。钢铁又称为铁碳合金，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合金。
通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺，可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。
在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、贝氏体、魏氏组织、马氏体和莱氏体。每种组织都有其独特的形成条件和性能特点。
钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺，可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。钢铁的金相组织可以通过取样、打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后，在金相显微镜下观察到。