物质是由原子组成的，钢铁也是这样。在常温下，纯铁是由铁原子构成一个小的立方体，在立方体的每个角有一个原子，在八个原子中间有一个原子居中。因为这个小立方体的中心有一个原子，所以叫体心立方体。
这种小的晶体，好像方格，所以又叫晶格（或结晶格子）。由许多晶格整齐地排列起来，组成了钢铁。因为钢的铁原子排列整齐，好像层层垒起，所以在层与层之间，容易产生滑动，这就是钢有良好塑性的原因。生铁因含有大量碳化铁，好像许多砂粒撒在晶体之间，破坏了晶体的整齐排列，使晶体几乎不能滑移，这是生铁塑性差的原因。
随着温度升高，铁的原子产生振动，所以钢铁膨胀，温度越高，震动越大，膨胀也越多。震动会使原子间距离增大，吸引力减小，强度降低，所以在高温时，钢易变形，塑性也更好。
问题并不是这样简单，钢中除铁以外，还有其他原子存在，这些原子对钢的影响，决定了钢的不同性质，构成了品种繁多的钢铁大家庭。
钢以铁原子为基础构成晶格，如果钢中还有别的原子，这些原子在晶格中是怎样就坐的，这是个很有趣的问题。它们就坐的位置大概可以分为以下三种方式：
我们把糖放到水里搅拌，糖就溶入到水里，成为糖水。有些元素也向糖一样，能溶到铁里。这些元素的原子一般和铁原子大小相近，有的比铁原子还小，如镍、锰、碳、氢、硼等。由于溶入铁中的方式不同，有的在原来晶体的空隙中就坐。这叫间隙固溶体；有的抢占了铁原子的座位，就叫置换固溶体。这两种方式，由于改变了晶格的形状，从而也改变了钢的性质。
有些元素能与铁原子或碳原子作用，生产新的化合物。这些化合物的性质和数量的多少，对钢的性质会产生重要的影响，如碳原子和铁生产碳化铁，就改变了钢的性质。类似碳的元素有很多，如锰、钛、铬、钒等，这些元素单独或同时加入，就形成许多不同的钢种。
第三种方式：有些元素在铁中即能和铁形成化合物，又有一部分原子能溶于铁中，形成固溶体。这一方式因两种情况混合存在，所以叫机械混合物，如碳原子即能和铁形成碳化铁，有能以石墨状态溶于铁中。机械混合物由于保持了自己的晶体特性，所以它在铁基体中的数量多少、晶体大小、形状特点、分布状况等，都会对钢的性质产生不同的影响。
钢铁的品种繁多，这不仅是由于能够掺到钢中的元素很多，而且又因各种元素有着不同的作用。随着生产日益增长的需要，新的钢种也是层出不穷的。
