物質是由原子組成的，鋼鐵也是這樣。在常溫下，純鐵是由鐵原子構成一個小的立方體，在立方體的每個角有一個原子，在八個原子中間有一個原子居中。因為這個小立方體的中心有一個原子，所以叫體心立方體。

 這種小的晶體，好像方格，所以又叫晶格（或結晶格子）。由許多晶格整齊地排列起來，組成了鋼鐵。因為鋼的鐵原子排列整齊，好像層層壘起，所以在層與層之間，容易產生滑動，這就是鋼有良好塑性的原因。生鐵因含有大量碳化鐵，好像許多砂粒撒在晶體之間，破壞了晶體的整齊排列，使晶體幾乎不能滑移，這是生鐵塑性差的原因。

 隨著溫度升高，鐵的原子產生振動，所以鋼鐵膨脹，溫度越高，震動越大，膨脹也越多。震動會使原子間距離增大，吸引力減小，強度降低，所以在高溫時，鋼易變形，塑性也更好。

 問題并不是這樣簡單，鋼中除鐵以外，還有其他原子存在，這些原子對鋼的影響，決定了鋼的不同性質，構成了品種繁多的鋼鐵大家庭。

 鋼以鐵原子為基礎構成晶格，如果鋼中還有別的原子，這些原子在晶格中是怎樣就坐的，這是個很有趣的問題。它們就坐的位置大概可以分為以下三種方式：

 我們把糖放到水里攪拌，糖就溶入到水里，成為糖水。有些元素也向糖一樣，能溶到鐵里。這些元素的原子一般和鐵原子大小相近，有的比鐵原子還小，如鎳、錳、碳、氫、硼等。由于溶入鐵中的方式不同，有的在原來晶體的空隙中就坐。這叫間隙固溶體；有的搶占了鐵原子的座位，就叫置換固溶體。這兩種方式，由于改變了晶格的形狀，從而也改變了鋼的性質。

 有些元素能與鐵原子或碳原子作用，生產新的化合物。這些化合物的性質和數量的多少，對鋼的性質會產生重要的影響，如碳原子和鐵生產碳化鐵，就改變了鋼的性質。類似碳的元素有很多，如錳、鈦、鉻、釩等，這些元素單獨或同時加入，就形成許多不同的鋼種。

 第三種方式：有些元素在鐵中即能和鐵形成化合物，又有一部分原子能溶于鐵中，形成固溶體。這一方式因兩種情況混合存在，所以叫機械混合物，如碳原子即能和鐵形成碳化鐵，有能以石墨狀態溶于鐵中。機械混合物由于保持了自己的晶體特性，所以它在鐵基體中的數量多少、晶體大小、形狀特點、分布狀況等，都會對鋼的性質產生不同的影響。

 鋼鐵的品種繁多，這不僅是由于能夠摻到鋼中的元素很多，而且又因各種元素有著不同的作用。隨著生產日益增長的需要，新的鋼種也是層出不窮的。