炼铁的主要原料是铁矿石，铁矿石主要成份是Fe2O3，没有碳；炼铁的原料之二是焦碳，炼铁过程部分焦碳留在了铁水中，导致铁水中含碳。 

钢铁的生产由铁矿石炼生铁，由生铁作原料炼钢；炼钢的过程主要是除碳的过程，还不能将碳除尽，钢需要有一定量的碳，性能才达到最佳。

为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，需要加入一些合金元素。

生铁（铸铁）―含C为2.0～4.5%

钢（碳素钢）―含C为0.05～2.0%

熟铁（纯铁）―含C小于0.05%

铁矿石→生铁→钢铁 

因此，钢铁是铁与C（碳）、Si（硅）、Mn（锰）、P（磷）、S（硫）以及少量的其他元素所组成的合金。

其中除Fe（铁）外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、也是最主要的，用量最大的金属材料。

按含碳量可分为：

按含碳量不同，碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。

1）低碳钢--含碳量≤0.25%。

2）中碳钢--含碳量>0.25%≤0.60%。

3）高碳钢--含碳量>0.60%

按合金元素的总含量分：

为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢是合金钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。合金钢又叫特种钢，具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等等。经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。

按其合金元素的总含量，可分为：

1）低合金钢--合金元素的总含量≤5%。

2）中合金钢--合金元素的总含量5%～10%。

3）高合金钢--合金元素的总含量>10%。

合金钢按照用途分类：

1）合金结构钢：用作工程构件（管道及支架等）；各种机械零件（轴类、齿轮、弹簧、叶轮等）。

2）合金工具钢：用作测量工具、模具、刀具等。

3）特殊性能钢：如不锈钢、耐热钢等，具有特殊的物理性能或化学性能。