Čelik
Čelik je legura željeza i ugljika s ostalim elemenatima, te se općenito koristi u građevini i drugim granama zbog svoje visoke zatezne čvrstoće i niske cijene. Bazni metal, željezo, u mogućnosti je poprimiti dva kristalna oblika (alotropske forme), od kojih su: zapreminski centrirana kristalna rešetka (ZCK) i plošno (površinski) centrirana kristalna rešetka (PCK), zavisno o njegovoj temperaturi. To je interakcija onih alotropa s legirajućim elementima, primarno ugljikom, što daje čeliku i gvožđu čitav spektar jedinstvenih osobina. U zapreminski centriranoj kristalnoj rešetci, tu je i dodatni atom željeza u centru svake rešetke, a kod plošno centrirane rešetke postoji po jedan u centru svakog od šest površina kocke. Ugljik, drugi elementi i dodaci unutar željeza djeluju kao nosioci tvrdoće, koji sprječavaju kretanje dislokacija koje se inače pojavljuju u kristalnoj strukturi atoma željeza. Ugljik kod tipičnih čeličnih legura može doprinijeti do 2,1% težine. Različiti iznosi legirajućih elemenata, njihovo prisustvo u čeliku bilo kao rastvorivih elemenata ili kao precipitacionih faza, usporavaju kretanje tih dislokacija koje čine željezo relativno duktilnim i slabim, te time kontroliše svoje kvalitete poput tvrdoće, duktilnosti, kao i zatezne čvrstoće rezultujućeg čelika. Čvrstoća čelika u odnosu na čisto željezo je moguća samo na račun duktilnosti željeza, čega željezo ima na pretek. Iako je čelik bio proizvođen u plitkim pećima hiljadama godina, upotreba čelika je proširena ekstremno nakon efikasnije proizvodne metode koja je izumljena u 17. vijeku s proizvodnjom blister čelika, a zatim čeličnog liva. S pronalaskom Bessemer procesa sredinom 19. vijeka, nova era masovne proizvodnje čelika je započela. Pojavio se i Siemens-Martinov proces, a zatim Gilchrist-Thomasov proces koji je poboljšao kvalitet čelika. Sa ovim izumima, mehki čelik je zamijenio kovano željezo. Dalje poboljšanje u procesu, poput LD postupka, u velikoj mjeri je zamijenilo ranije metode daljnjim spuštanjem cijene proizvodnje i povećanjem kvaliteta proizvoda. Danas, čelik je jedan od najčešćih materijala na svijetu, s više od 1,3 milijarde tona proizvodnje godišnje. To je glavna komponenta u zgradama, infrastrukturi, alatima, brodovima, automobilima, mašinama, aparatima i u oružju. Moderni čelik se općenito označava različitim oznakama koje definiraju organizacije za standarde.