Điều gì sẽ trở nên giòn nếu nó nguội quá chậm?
Ở một nhiệt độ nhất định, (thường là từ 1.500 ° F (820 ° C) đến 1.600 ° F (870 ° C), tuỳ thuộc vào hàm lượng carbon), kim loại cơ bản của thép trải qua một sự thay đổi trong sự sắp xếp của các nguyên tử trong ma trận tinh thể của nó, được gọi là allotropy. Điều này cho phép các nguyên tử carbon nhỏ đi vào các giao điểm của tinh thể sắt, khuếch tán vào ma trận sắt. Khi điều này xảy ra, các nguyên tử carbon được cho là trong dung dịch, hoặc trộn với sắt, tạo thành một pha tinh thể đơn, đồng nhất gọi là austenite. Nếu thép được làm mát chậm, sắt sẽ dần dần thay đổi thành allotrope nhiệt độ thấp. Khi điều này xảy ra, các nguyên tử carbon sẽ không còn hoà tan với sắt, và sẽ buộc phải kết tủa ra khỏi dung dịch, tạo mầm vào khoảng trống giữa các tinh thể. Thép sau đó trở nên không đồng nhất, được hình thành từ hai pha; carbon (cacbua) pha cementite, và ferrite. Loại xử lý nhiệt này tạo ra thép khá mềm và có thể uốn cong. Tuy nhiên, nếu thép được làm mát nhanh chóng, các nguyên tử carbon sẽ không có thời gian để kết tủa. Khi được làm mát nhanh, một sự biến đổi không khuếch tán (martensite) xảy ra, trong đó các nguyên tử carbon bị mắc kẹt trong dung dịch. Điều này làm cho các tinh thể sắt biến dạng nội tại khi cấu trúc tinh thể cố gắng thay đổi trạng thái nhiệt độ thấp, làm cho nó rất cứng và giòn.