فولاد آلیاژی است از آهن و کربن ماه اصلی فولاد آهن است. فلزی سفید نقره ای و کم تنش که مالیبل و داکتیل است و تقریبا نرم . اما کربن این خصوصیبات را تغییر می دهد. اضافه کردن مقدار خیلی جزئی از کربن به آهن آن را به فولاد تغییر می دهد. آلیاژی سخت و خشن و قوی و شکل پذیر. بیشتر از ابزارها و تجهیزات ساختمانی فولادی برای هزاران سال استفاده می کرده است.
بشر اولیه بطوریکه می دانیم و حتی کشف کرد که گرم کردن ابزارهای آهنی در آتش کیفیت آن را بالای برآنها را لخت و قابل خمیدگی می کند. و اگر زغال سنگ هم وجود داشته باشد. فلز حتی لخت تر از قبل از آتش بیرون می آید. عملیات حرارتی هزاران سال عمر دارد در حالیکه علم عملیات حرارتی عمری بیش از 100 سال ندارد. و اما عملیات حرارتی فلزات هم علم است و هم هنر. با کنترل زمان و درجه حرارت ما می توانیم فولاد را سخت و شکننده سازیم مثل این و یا نرم و قابل خمیدگی مثل این ما می توانیم با عملیاتمان به فولاد هر خصوصیتی که می خواهیم بدهیم . تفاوت زیادی بین فولادهای کربنی و آنچه که ما به فولادهای آلیاژی فولادهای زنگ نزن و فولادهای ابزار است وجود دارد. اینها تماما انواع مختلفی از فولاد هستند موضوعات. پایه ای عملیات حرارتی ممکن است چیزهایی باشد مشابه آنها به صورت متفاوتی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند. حال ما قصد مطالعه تنها یکی از فولادها را داریم. فولادهای ساده کربنی این ساده ترین نوع فولاد است. مخلوطی 2 عنصر پایه آهن و کربن برای تولید فولاد کربن در مقادیر بسیار کمی اضافه می شود چیزی کمتر از 1% اضافه کردن حدود 15/1 درصد کربن خواص فولاد به شکل عجیبی تغییر می دهد.