碳素钢是指除碳外，仅含有少量的锰、硅、硫、磷、氧、氮等元素。碳素钢和低合金钢大部分属于亚共析钢，随着处理工艺不同，会出现多种不同组织，如：铁素体、渗碳体、珠光体、魏氏组织、奥氏体、马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体、贝氏体等。

（一） 铁素体

铁素体又称纯铁体，属于体心立方结构，用F表示；在碳钢中它是碳固溶于α-Fe中的固溶体，在合金钢中则是碳和合金元素固溶于α-Fe中的固溶体。碳在α-Fe中溶解量是很低的，在A1温度碳溶解量的质量分数zui大值是0.02%。随着温度下降，碳的溶解度降低至0.008%。用体积分数（4+96）HNO3+酒精溶液侵蚀能显示铁素体组织。在光学显微镜下，铁素体呈白亮多边形，也可呈块状、月牙状、网络状等。铁素体强度和硬度低，塑性和韧性好。一般硬度在100HB左右。

（二） 奥氏体

在碳钢中，奥氏体是固溶于γ-Fe中的固溶体。在合金钢中，奥氏体是碳和合金元素固溶于γ-Fe中的固溶体。奥氏体具有面心立方结构。

从Fe-Fe3C平衡状态图可知，在碳素结构钢或一般低合金钢中，奥氏体是一个高温相，在高温时才稳定存在。在室温时奥氏体将转变成其他组织。结构钢经淬火后会存在残余奥氏体，它分布在马氏体针间隙中，不易受侵蚀，在光学显微镜下呈白色。

在锻造、轧制时常要加热到奥氏体区，以提高塑性，易于加工变形。对高锰钢和奥氏体不锈钢而言，由于加入较多扩大奥氏体区元素导致其常温凝固组织即为单相奥氏体。