Для реакции железа с кислородом необходимо предварительное нагревание. Железо сгорает ослепительным пламенем, разбрасывая искры — раскаленные частицы железной окалины Fe₃O₄. Такая же реакция железа и кислорода происходит и на воздухе, когда сталь при механической обработке сильно нагревается от трения.
При сгорании железа в кислороде (или на воздухе) образуется железная окалина. Уравнение реакции:
3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄
или
3Fe + 2O₂ = FeO • Fe₂O₃.
Железная окалина — соединение, в котором железо имеет разные значения валентности.