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最受欢迎的金属铁形态有其自己的名字，并已成为力量的象征。拥有“钢铁一般的手臂”或“钢铁一般的意志”，听起来的确让人印象深刻。钢是一种碳含量
非常低的金属铁——一般不超过1%。直到19世纪末，钢的生产成本依然高得出奇，而新技术的发展使得大规模生产这种金属成为可能。然而在此之前，它制备用来生产最重要的物件——例如剑和有弹性的钢弹簧。
尽管钢的含碳量非常低，但本质上讲，它仍然是铁和碳的合金。合金是由两种或两种以上的元素形成的混合物，其性质可能与构成它的各个元素完全不同。这不同于把糖和盐混到一起会得到可甜可咸的食物。强力的钢由铁和碳构成，纯铁的形态柔软且易于弯曲（因此并不是很适合用于制造工具），至于碳元素，我们通过铅笔中易碎的石墨认识了它。其他一些元素也可以被加入到钢中，从而赋予它独特的性能。加入少量钒或钼这样的金属，可以让钢变得更轻，也更坚固，它可以在我们车库中的扳手以及其他很多工具中被找到。铬创造了一种不容易生锈的钢，它与镍和锰一起，被包含在我吃晚饭时所用的不锈钢餐具之中。
为了理解为什么一种特定的材料会表现出特定的行为，我们需要知道材料中的原子是如何排列的。如果你拿起一块纯铁，并在一台高倍显微镜下仔细观察，你会发现金属由许多相互连接的小晶体构成，晶体之间没有任何空隙。不幸的是，用常规的显微镜你看不到任何单个的原子，但是如果可能的话，你就会看到每一块晶体中，铁原子都整齐地排列着。
如果你试着徒手掰弯一根纯铁棒，那么一排原子很容易就与接下来的一排之间发生错位。一旦你停止对其施力，原子就会停在新的位置并保持下去。当你松开铁棒时，它也不会像一根钢弹簧那样弹回原来的形状。弯曲铁棒所需要的力的大小取决于晶体的尺寸。在晶体相互触碰的位置，一排排原子处于不同的角度，从而阻碍了它们之间的错位滑动，这就是为什么含有大晶体的铁棒弯曲起来比小晶体铁棒更容易。
不锈钢由铁、铬、镍及锰组成，用途广泛
在熔炉里形成的液态熔融体中，碳原子和铁原子充分混合。当熔融体冷却时，纯铁晶体开始形成。铁从液态熔融体中被分离出来，但碳却没有，这就增加了剩余熔融体中碳的比例。这种情况一直持续到熔炉的温度降到足够低时，剩下的铁和碳的混合物再也不能保持液态。于是，新的一种物质形成了——碳化铁，由四分之一的碳原子和四分之三的铁原子构成。铁晶体之间的空隙被层层相叠的碳化铁和纯铁填满。最终，固体金属由纯铁晶体与层状的含碳材料构成，前者富有弹性而后者十分坚硬。
弹性与刚性的结合，让钢变得颇有价值。靠着它的弹性，超过负载的钢桥不会在没有警告前就倒塌。取而代之的是，它会稍稍弯曲——但依然保持着几乎相同的强度。如今，钢铁最重要的用途之一就是在混凝土结构中用作钢筋。混凝土可以承受很大的重量，但是如果完全或是过度延伸，它就很容易开裂。当混凝土用钢筋进行加固后，内部的钢筋能够承受弯曲或结构延伸的作用力，同时混凝土承受着可能导致钢筋独自受力时弯曲或断裂的重负载。