เหล็กเป็นโลหะผสมที่พบมากที่สุดในโลก ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยเหล็กและปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน เนื่องจากทั้งเหล็กและคาร์บอนเป็นที่รู้จักกันดีมาตั้งแต่สมัยโบราณโลหะผสมจึงถูกผลิตขึ้นในรูปแบบเดียวหรืออีกรูปแบบหนึ่งตั้งแต่ก่อนเกิดของพระคริสต์ เหล็กที่เก่าแก่ที่สุดบางส่วนถูกผลิตขึ้นในภูมิภาคตะวันออกของแอฟริกาประมาณ 1,400 ปีก่อนคริสตศักราช
เหล็กเป็นองค์ประกอบหลักของเหล็กโดยคาร์บอนอยู่ในอันดับที่สองที่อยู่ระหว่าง 0.2% ถึง 2.14% ขึ้นอยู่กับเกรด คาร์บอนเป็นวิธีที่ประหยัดต้นทุนมากที่สุดในการผสมเหล็ก แต่สามารถใช้โลหะอื่นเพื่อเพิ่มองค์ประกอบและให้คุณสมบัติบางอย่างกับโลหะ โลหะที่เรียกว่าเหล็กหล่อจริง ๆ แล้วเป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงมากซึ่งทำให้จุดหลอมเหลวต่ำและหล่อขึ้นได้มากขึ้น เหล็กเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งแกร่งของมันซึ่งได้รับจากธาตุผสมอย่างแม่นยำ
เมื่อเหล็กอยู่ในสถานะของแข็งโลหะอะตอมจะก่อตัวเป็นโครงสร้างผลึกขัดแตะ ในขณะที่โครงสร้างนี้ค่อนข้างแข็ง แต่ก็มีความไม่สมบูรณ์ซึ่งสามารถสร้างจุดอ่อนเล็ก ๆ ในโลหะได้ อะตอมขององค์ประกอบผสมสามารถเติมลงในจุดอ่อนด้วยกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ในตาข่ายทำให้โลหะผสมมีความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงที่เป็นที่รู้จักกัน
อุตสาหกรรมเหล็กที่ทันสมัยผลิตโลหะโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าเตาออกซิเจนพื้นฐาน ในเตาเผาเหล่านี้เหล็กหลอมเหลวมีออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ถูกพัดผ่านทำให้ลดระดับของสิ่งสกปรก สารทำความสะอาดที่เรียกว่าฟลักซ์จะถูกเพิ่มเข้าไปด้วยเพื่อจุดประสงค์เดียวกันนี้ ข้อได้เปรียบหลักสำหรับกระบวนการนี้นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงคือความเร็ว
กระบวนการก่อนหน้านี้รวมถึงกระบวนการ Bessemer ซึ่งอากาศถูกบังคับผ่านเหล็กหลอมเหลวเพื่อออกซิไดซ์สิ่งสกปรก คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการนี้โดยมีสิ่งเจือปนอื่นเป็นตะกรัน สิ่งประดิษฐ์ของ Bessemer นั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษเพราะมันทำให้เหล็กเป็นสินค้าที่ผลิตขึ้นมาจำนวนมากและราคาถูก โลหะผสมได้รับการผลิตโดยวิธีการต่าง ๆ ในยุคกลางและก่อนหน้า แต่ไม่มีของเหล่านี้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
เมื่อเทคนิคการทำเหล็กได้รับการปรับปรุงให้มีความหลากหลายของโลหะผสมที่กว้างขึ้น การใช้โลหะที่แตกต่างกันหลายอย่างเช่นทังสเตนและโครเมียมสามารถทำโลหะที่เหมาะกับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงมาก ตัวอย่างของคุณสมบัติที่สามารถให้ได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบที่แตกต่างกันเช่นในความจริงที่ว่าสองสิ่งที่แตกต่างจากดาบซามูไรและรถยนต์ต่างก็ทำจากเหล็กโลหะผสมโดยโลหะอื่น ๆ
