Doğal olarak bulunan bir element olan demir, ilk olarak M.Ö. 2,400’te gümüşsü/beyaz metale ergitildi. Dökme demir, sert ve kırılgandır; buna karşın dövme demir yumuşak ve işlenebilirdir. Yüksek fırından çıkan demir (pik demir), az miktarda silisyum, mangan, fosfor, kükürt ve diğer elementler barındıran bir demir ve karbon (yaklaşık %4) alaşımıdır. Demir, bir demir alaşımı olan çeliğe göre çok yönlüdür. Çelik, temel oksijen fırınlarında üretilir ve daha az karbon içeriğine sahiptir. Diğer elementler, özellikle mangan, istenen özelliklere ulaşmak için ayarlanır veya eklenir. Bugün binlerce çelik kalitesi bulunmaktadır. Yüksek karbonlu çelikler bile artık %1.5’ten fazla karbon içermez ancak bazı yüksek alaşımlı çeliklerde bu oran %2.5’e çıkabilir. Karbon, çeliğin ısıl işlem yoluyla sertleşmesine imkan tanır.