钢铁是一种由铁与其他元素结合而成的合金，当中最普遍的是碳。碳约占钢材重量的百分之零点二至百分之二点一，视乎钢材的等级。其他有时会用到的合金元素还包括锰、铬、钒和钨。

钢铁生锈是化学变化。钢铁生锈本质上是金属的氧化反应，最常见的现象是铁制品长期暴露在空气中和氧气发生氧化反应，或者是被水中的氧元素侵蚀成为氧化物。水是最容易导致铁生锈的物质，空气中的氧气进入到水中且和铁发生反应，就会形成铁锈。但是只有水不会让铁生锈，空气中的氧气溶解在水里且氧气在有水的环境下和铁发生反应，才会生成氧化铁，即常见的铁锈。

古代的钢铁冶炼技术

在古代的技术条件下有两种炼铁法：一种是块炼法，是在碗式炉或较低矮的竖炉内，在较低温度下将氧化铁还原成海绵铁，再经锻打、挤渣成为熟铁，再渗碳、锻打即可制成钢；另一种是生铁冶铸法，是在高大的竖炉内，以高温将氧化铁还原并增碳成为液态生铁，再从炉中放出，铸成锭块或浇铸成器，生铁可经过多种处理方式炼成钢或可锻铸铁。西方自公元前两千纪一直采用块炼铁技术，直到公元14世纪欧洲才开始生产生铁并铸成铁器。

中国最初使用的人工铁制品也是块炼铁产品，但很早就发明了生铁冶炼技术并随即占据了主流地位。已知最早的生铁制品是山西垣曲天马—曲村出土的春秋早期和中期（约公元前8至7世纪）的白口铸铁残块。至迟在公元前6世纪生铁冶炼技术已有了规模发展，较多的生铁制品出现于黄河中游的晋陕豫和长江中下游的吴楚地区。目前已发现最早的冶炼生铁的竖炉是河南西平酒店战国后期的竖炉。

以生铁冶铸技术为基础，中国发展出一整套独特而且先进的钢铁冶炼和加工工艺。至迟于战国时期，发明了将白口铁加热获得可锻铸铁的铸铁柔化技术、将白口铁退火脱碳获得铸铁脱碳钢的制钢技术；至战国时期开始使用铁范成批铸造铁器；至迟于西汉，中国出现了在半融熔状态下将生铁炒炼脱碳成熟铁或钢的炒铁、炒钢技术；至东汉已经掌握了将钢铁制品进行多次折叠锻打的百炼钢技术，还出现了将生铁和熟铁合炼成钢的制钢技术，之后发展成为灌钢技术。另外，还陆续出现了夹钢、贴钢、生铁淋口、焖钢等多种制钢技术。