เหล็กเป็นโลหะผสมหรือส่วนผสมของเหล็กกับคาร์บอนและโลหะอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อย เหล็กบริสุทธิ์สามารถหลอมและขึ้นรูปได้ แต่มีแนวโน้มที่จะนิ่ม การเติมคาร์บอนจะทำให้โลหะแข็งแกร่งขึ้นและเหล็กกล้าคาร์บอนส่วนใหญ่จะมีคาร์บอนอยู่หนึ่งถึงสองเปอร์เซ็นต์ เหล็กกล้าคาร์บอนสีดำถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตเมื่ออุณหภูมิสูงสร้างชั้นเหล็กออกไซด์ที่บางบนพื้นผิวด้านนอก
พันธะคาร์บอนทางเคมีกับเหล็กในโลหะผสมเหล็กสร้างวัสดุที่ยากกว่าเหล็กบริสุทธิ์ เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นวัสดุจะแข็งขึ้น แต่เปราะหรือมีแนวโน้มที่จะแตกหักภายใต้ความเครียดหรือภาระ เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนเกิน 2% จะถือว่าเป็นเหล็กหล่อ สามารถใช้สำหรับการวางท่อและวัสดุที่ไม่ใช่โครงสร้าง แต่ถือว่ามีความเปราะเกินไปสำหรับเหล็กโครงสร้าง
เหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศได้อย่างง่ายดายสร้างเหล็กออกไซด์หรือสนิมที่จะทำให้ชิ้นส่วนล้มเหลวดังนั้นจึงมักถูกเคลือบเพื่อป้องกันการเกิดสนิมบนพื้นผิว ข้อดีอย่างหนึ่งของเหล็กกล้าคาร์บอนสีดำคือคุณสมบัติการป้องกันการกัดกร่อนตามธรรมชาติของการเคลือบเหล็กออกไซด์สีดำเนื่องจากออกไซด์ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันออกซิเจนจากเหล็กด้านล่าง ชั้นออกไซด์บางถูกสร้างขึ้นที่อุณหภูมิสูงซึ่งเป็นชั้นที่ทนทานซึ่งไม่ต้องการการดูแลหรือเคลือบเพิ่มเติม
สำหรับการใช้งานที่การป้องกันการกัดกร่อนมีความสำคัญเหล็กคาร์บอนสามารถทาสีหรือชุบสังกะสี เหล็กชุบสังกะสีโดยการล้างด้วยกรดแล้วจุ่มเหล็กลงในอ่างสังกะสีเหลว สังกะสีจะก่อตัวเป็นชั้นที่ด้านนอกของเหล็กและจะกัดกร่อนก่อนเมื่อสัมผัสกับอากาศหรือความชื้น การชุบสังกะสีจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเหล็ก แต่ไม่ได้ใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอนสีดำเนื่องจากชั้นออกไซด์จะป้องกันเหล็กแล้ว
เหล็กกล้าคาร์บอนสีดำมักจะใช้สำหรับท่อก๊าซหรือน้ำประปาเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและสามารถเชื่อมได้โดยใช้วิธีการทั่วไป ท่อน้ำมันทางไกลบางแห่งใช้ท่อเหล็กคาร์บอนสีดำเนื่องจากท่อสามารถเชื่อมต่อในสนามและไม่เกิดสนิมได้อย่างรวดเร็ว เหล็กกล้าคาร์บอนสีดำสามารถใช้งานได้ในสภาพอากาศหรือพื้นดินที่สามารถเร่งการกัดกร่อนได้ แต่อาจจำเป็นต้องมีการป้องกันเพิ่มเติมเช่นขั้วบวก ขั้วบวกจะถูกฝังไว้ที่ทำจากสังกะสีที่กัดกร่อนก่อนเมื่อเชื่อมต่อกับท่อเหล็ก
เครื่องครัวสามารถเรียกได้ว่าเหล็กดำ แต่สีเข้มเป็นผลิตภัณฑ์ของการบำบัดน้ำมันที่เรียกว่าเครื่องปรุงมากกว่าการผลิต เหล็กกล้าคาร์บอนมักเคลือบด้วยน้ำมันเพื่อป้องกันการเกิดสนิมและเครื่องครัวเหล็กสามารถทาน้ำมันและให้ความร้อนเพื่อดูดซับโมเลกุลของน้ำมัน เหล็กจะมีสีเข้มขึ้นและมีคุณสมบัติป้องกันการเกิดสนิม แต่การปรุงรสเป็นการเคลือบชั่วคราวและต้องทำซ้ำเป็นระยะ
