O aço é uma liga de ferro e carbono, sendo que este último está presente em uma percentagem que varia de 0,2 % a 2,0 %. Menos de 0,2 % teremos o ferro doce, que não endurece e acima de 2,0 % teremos ferro fundido que é extremamente quebradiço. Aços modernos possuem muitos outros elementos presentes na liga (cromo, vanádio, tungstênio, etc.). Mas na idade média os ferreiros tinham apenas os aços carbono simples à sua disposição.
O aço é um material que se apresenta na forma de cristais, porém o formato destes cristais alteram drasticamente as características deste material.
O formato básico dos cristais é o cúbico de corpo centrado (os vértices do cubo são átomos de ferro e os centros do cubo são átomos de carbono). Este cristal é chamado de FERRITA.
Ao aquecer a ferrita, os átomos de carbono migram para o centro das faces do cubo de cristal, formando a AUSTENITA. E se resfriarmos rapidamente o aço transformamos a austenita em MARTENSITA, uma variante do cristal de aço que é extremamente dura.
Este processo é chamado de têmpera, ou endurecimento por choque térmico.
