碳素鋼是指除碳外，僅含有少量的錳、硅、硫、磷、氧、氮等元素。碳素鋼和低合金鋼大部分屬于亞共析鋼，隨著處理工藝不同，會出現多種不同組織，如：鐵素體、滲碳體、珠光體、魏氏組織、奧氏體、馬氏體、回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體、貝氏體等。

（一） 鐵素體

鐵素體又稱純鐵體，屬于體心立方結構，用F表示；在碳鋼中它是碳固溶于α-Fe中的固溶體，在合金鋼中則是碳和合金元素固溶于α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中溶解量是很低的，在A1溫度碳溶解量的質量分數zui大值是0.02%。隨著溫度下降，碳的溶解度降低至0.008%。用體積分數（4+96）HNO3+酒精溶液侵蝕能顯示鐵素體組織。在光學顯微鏡下，鐵素體呈白亮多邊形，也可呈塊狀、月牙狀、網絡狀等。鐵素體強度和硬度低，塑性和韌性好。一般硬度在100HB左右。

（二） 奧氏體

在碳鋼中，奧氏體是固溶于γ-Fe中的固溶體。在合金鋼中，奧氏體是碳和合金元素固溶于γ-Fe中的固溶體。奧氏體具有面心立方結構。

從Fe-Fe3C平衡狀態(tài)圖可知，在碳素結構鋼或一般低合金鋼中，奧氏體是一個高溫相，在高溫時才穩(wěn)定存在。在室溫時奧氏體將轉變成其他組織。結構鋼經淬火后會存在殘余奧氏體，它分布在馬氏體針間隙中，不易受侵蝕，在光學顯微鏡下呈白色。

在鍛造、軋制時常要加熱到奧氏體區(qū)，以提高塑性，易于加工變形。對高錳鋼和奧氏體不銹鋼而言，由于加入較多擴大奧氏體區(qū)元素導致其常溫凝固組織即為單相奧氏體。