純金屬Fe的同素異構是熱處理的相變基礎，但是在材料的力學性能上提高不多。碳元素的引入使純金屬鐵形成固溶體，獲得固溶強化，適當的碳量還能形成合金化合物。在鐵碳合金相圖中的平衡組織。
含碳量對平衡狀態下鋼組織的力學性能的影響：當鋼種含碳量低于0.9%(質量分數)時，隨著含碳量得增加，鋼的強度、硬度直線上升，塑性、韌性不斷下降；當含碳量大于0.9%時，由于出現二次碳化物網，鋼的塑性、韌性進一步降低，同時強度也明顯下降。所以實際用的鋼種，為了保證足夠的強度和一定的塑性、韌性，含碳量一般不超過1.3%~1.4%。
鐵碳合金基體的淬火硬度主要來自于碳的固溶強化作用。
