一、定义和相关材料
钢铁一词源于原日耳曼形容词stahlij或者stakhlijan（钢制的)。对于普通铁-碳合金钢，碳的含量在0.%和2.14%之间。碳含量值根据合金元素（例如锰、铬、镍、钨等）而变化。通常，钢是一种不经历共晶反应的铁碳合金。相反，铸铁经历过共晶反应。碳含量太低会使(纯)铁变得非常软、有韧性和脆弱。高于钢的碳含量会形成一种脆性合金，通常称为生铁。铁与碳形成的合金被称为碳钢，合金钢是为了改变钢的特性而有意添加其他合金元素的钢。常见的合金元素包括:锰、镍、铬、钼、硼、钛、钒、钨、钴和铌。在钢中，其它一些被认为是不需要的额外元素，如磷、硫、硅和痕量的氧、氮和铜，也很重要。
碳含量高于2.1%的普通碳铁合金被称为铸铁。现代的炼钢技术，如粉末金属成形，可以制造不常见的碳含量很高的钢。即使在加热时铸铁也不具有延展性，但它可以通过铸造形成，因为它的熔点比钢低，铸造性能好。铸铁的某些成分在保持熔化和铸造经济性的同时，可以在铸造后进行热处理，以制造可锻铸铁或球墨铸铁物体。钢不同于熟铁，熟铁可能含有少量的碳，但含有大量的炉渣。
二、材料特性
铁通常以矿石的形式存在于地壳中，通常是铁的氧化物，例如磁铁矿或者赤铁矿。通过与优选的化学组分结合除去氧，并将碳以二氧化碳的形式移除，将铁从铁矿石中提取出来。这个过程被称为熔炼，最早应用于低熔点金属的提取，例如锡和铜，以及青铜。相比之下，铸铁的熔点大约为1,°C。在古代，少量的铁是固态冶炼的，先用炭火加热矿石，然后用锤子把块状物焊接在一起，然后在这个过程中把杂质挤出来。碳含量可以通过在火中仔细的移动来控制。与铜和锡不同，液态或固态的铁很容易溶解碳。
三、炼钢
从矿石中冶炼出来的铁含有比预期要多的碳。必须对其进行再加工将碳减少到合适的量才能形成钢，此时可以添加其他元素。在过去，钢铁厂会将粗钢产品铸造成锭，然后储存起来，直到用于进一步的精炼过程，最终生产出成品。在现代钢铁厂中，初始产品接近最终成分，被连续铸造制成长板材，切割成型为棒材和挤压型材，并进行热处理以生产最终产品。如今，只有一小部分被铸变成锭。大约96%的钢是连续铸造的，而只有4%是铸锭。
然后在均热炉中加热铸锭，并热轧成板坯、钢坯或大方坯。板坯被热轧或冷轧成金属板或板材。钢坯被热轧或冷轧成棒材、棒材和线材。大方坯被热轧或冷轧成结构钢，例如工字钢和钢轨。在现代钢厂，这些过程通常发生在一条装配线上，矿石进入，成品钢出来。有时在钢的最终轧制后，对其进行热处理以获得强度；然而，这种情况相对较少。
四、炼钢历史
1.古代钢铁
钢在古代就为人所知，在锻铁炉和坩埚中生产。
已知的最早的钢铁生产是在安纳托利亚考古遗址出土的铁器碎片中发现的，可以追溯到公元前年，距今已有将近年的历史了。印度南部赛瑞钢铁公司在世界各地声誉显赫。斯里兰卡的金属生产基地采用季风驱动的风炉，能够生产高碳钢。在泰米尔使用坩埚和碳源大规模生产乌兹钢，如公元前6世纪的Avāram工厂，这是现代钢铁生产和冶金的先驱。
战国时期中国人发明了淬硬钢，而在汉朝，中国人通过将熟铁和铸铁熔化在一起制造钢，并在公元1世纪制得了碳中间钢的最终产品。
2.现代炼钢
自17世纪以来，欧洲钢铁生产的第一步就是在高炉中将铁矿石冶炼成生铁。最初使用木炭，现代方法使用焦炭，这被证明更经济。
从棒铁开始的过程
在该工艺中，生铁在精炼炉中精炼得到棒铁，然后用于炼钢。
年在布拉格发表的一篇论文描述了用渗碳过程生产钢，年开始在纽伦堡使用。年在那不勒斯出版的一本书中描述了类似的使装甲和锉刀表面硬化的工艺。这种工艺大约在年引入英国，并在年代由巴兹尔·布鲁克爵士在科尔布鲁克代尔用于生产此类钢材。
该过程的原材料是铁条。在17世纪，人们发现最好的钢来自瑞典斯德哥尔摩北部地区的铁矿。在19世纪，这仍是常规的原材料来源，几乎与该工艺使用的时间一样长。
更为均匀的坩锅钢是通过在熔炉中熔化而成，而不是锻造的钢。以前的大多数熔炉无法达到足够高的温度来熔化钢。早期的现代坩埚钢工业是基于本杰明·洪博培在年代的发明。泡钢在坩埚或熔炉中熔化，随后通常被铸造成锭。
从生铁开始的过程
炼钢的现代化始于年亨利·贝塞麦的贝塞麦转炉炼钢法，其原料为生铁。该方法能够廉价地大量生产钢，从前以锻铁为原料的过程均使用低碳钢来代替锻铁。吉尔克里斯-托马斯法(或碱性转炉法)是对贝塞麦转炉炼钢法的改进，通过用碱性材料给转炉加衬来除去磷。
19世纪的另一个炼钢工艺是西门子-马丁工艺，它是贝塞麦转炉炼钢法的补充。它用棒铁(或废钢)和生铁共同熔化制钢。
这些钢铁生产方法被20世纪50年代开发的林茨-唐纳维茨碱氧炼钢工艺和其他氧气炼钢方法淘汰。碱氧炼钢优于以前的炼钢方法，因为泵入熔炉的氧气限制了杂质的引入。如今，电弧炉是一种对废金属再加工以制造新钢的常见方法。电弧炉也可以将生铁转化为钢，但其消耗大量的电能(大约每公吨千瓦时)，因此通常只有在廉价电力供应充足的情况下才是经济的。
五、钢铁工业
钢铁工业通常被认为是经济进步的一个指标，因为钢铁在基础设施和整体经济发展中发挥着关键作用。年，美国有50多万钢铁工人。到年，钢铁工人的数量下降到,人。
中国和印度的经济繁荣使其对钢铁的需求大幅增长。年至年间，世界钢铁需求增长了6%。自年以来，印度和中国的几家钢铁公司崭露头角，如塔塔钢铁(年收购科氏集团)、宝钢集团和沙钢集团。截止年，安赛乐米塔尔是全球最大的钢铁生产商。年，英国地质调查局宣称中国是世界上最大的钢铁生产国，约占世界份额的三分之一；日本、俄罗斯和美国分别紧随其后。
年，钢铁开始作为商品在伦敦金属交易所交易。年底，钢铁行业面临着一场严重的衰退，导致大量裁员。
六、当代钢铁
现代钢由不同组合的金属合金构成，以满足多种用途。仅由铁和碳组成的碳钢占钢产量的90%。低合金钢与其他元素(通常为钼、锰、铬或镍，重量比最高可达10%)形成合金，以提高厚截面的淬透性。高强度低合金钢含有少量其他元素，通常为1.5%的锰，仅轻微提高成本便可以提供额外的强度。
最近的企业平均燃料经济性法规产生了一种新的钢材品种，称为先进高强度钢。这种材料既坚固又有韧性，可以在使用较少材料的同时保持车辆结构当前的安全水平。有几种市售等级的AHSS钢，例如双相钢，经热处理后同时包含铁素体和马氏体显微组织，从而生产出可成形的高强度钢。相变诱发塑性钢涉及特殊的合金化和热处理，以稳定室温下通常不含奥氏体的低合金铁素体钢中的奥氏体。通过施加应变，奥氏体可在不加热的情况下通过相变转化为马氏体。孪晶诱导塑性钢通过特定类型的应变来提高合金的加工硬化效果。
碳钢通常通过热浸镀或电镀锌来防锈。
七、用途
钢铁广泛用于道路、铁路及其他基础设施、电器和建筑的建设。大多数大型现代建筑，如体育馆、摩天大楼、桥梁和机场，都由钢骨架支撑。即使是混凝土结构的建筑也用钢加固。此外，它还广泛应用于主要电器和汽车。尽管铝的使用不断增长，钢仍然是车身的主要材料。钢还用于各种其他建筑材料，如螺栓、钉子、螺钉和其他家用产品和炊具。
其他常见的应用包括造船、管道、采矿、海上建筑、航空航天、大型家用电器(如洗衣机)、重型设备（如推土机）、办公家具、钢丝绒、工具和背心或车辆装甲形式的装甲(更广为人知的轧制同质装甲)。