Stål är den vanligaste metallegeringen i världen. I sin enklaste form består den av järn och varierande mängd kol. Eftersom både järn och kol har varit välkända sedan urminnes tider, har legeringen framställts i en eller annan form sedan långt före Kristi födelse. Något av det allra tidigaste stålet tillverkades i de östra delarna av Afrika, omkring 1400 f.Kr.
Järn är den huvudsakliga komponenten i stål, med kol är en avlägsen andra, på mellan 0.2% och 2.14%, beroende på kvalitet. Kol är det mest kostnadseffektiva sättet att legera järn, men andra metaller kan användas för att förstärka grundämnet och för att ge metallen vissa egenskaper. Metallen som kallas gjutjärn är egentligen stål som har en mycket hög kolhalt, vilket ger den en lägre smältpunkt och större gjutbarhet. Stål är välkänt för sin styrka, som ges till det just av legeringselementen.
När järn är i sitt fasta metalltillstånd bildar atomerna en kristallgitterstruktur. Även om denna struktur är ganska styv, kan det finnas brister i den, vilket skapar små svaga punkter i metallen. Atomer av legeringselementen kan fylla i dessa mikroskopiska svaga punkter i gittret, vilket ger legeringen den flexibilitet och draghållfasthet den är känd för.
Den moderna stålindustrin producerar metallen genom att använda det som kallas den grundläggande syrgasugnen. I dessa ugnar blåser smält järn rent syre genom det, vilket sänker nivåerna av föroreningar. Rengöringsmedel som kallas flussmedel tillsätts också för samma ändamål. Den största fördelen med denna process, förutom en högkvalitativ produkt, är dess hastighet.
Tidigare processer inkluderade Bessemer-processen, där luft tvingades genom smält järn för att oxidera föroreningar. Kolmonoxid är en biprodukt av denna process, medan de andra föroreningarna bildar slagg. Uppfinningen av Bessemer-processen var särskilt anmärkningsvärd eftersom den gjorde stål till en massproducerad, billig vara. Legeringen hade framställts med olika metoder under medeltiden och tidigare, men ingen av dessa var särskilt effektiv och kunde inte heller användas i stor skala.
Allteftersom ståltillverkningstekniker har förbättrats har ett större utbud av legeringar blivit tillgängliga. Användningen av flera olika metaller, såsom volfram och krom, kan göra metall som är skräddarsydd för mycket specifika applikationer. Mängden egenskaper som stål kan ges genom tillsats av olika element syns till exempel i det faktum att två saker så olika som samurajsvärd och bilar båda är gjorda av järn legerat med andra metaller.