Ο χάλυβας είναι ένα κράμα μετάλλων που αποτελείται κυρίως από σίδηρο, εκτός από μικρές ποσότητες άνθρακα, ανάλογα με την ποιότητα και την ποιότητα του χάλυβα. Ο κραματοποιημένος χάλυβας είναι κάθε τύπος χάλυβα στον οποίο έχουν προστεθεί σκόπιμα ένα ή περισσότερα στοιχεία εκτός από άνθρακα, για να παραχθεί μια επιθυμητή φυσική ιδιότητα ή χαρακτηριστικό. Κοινά στοιχεία που προστίθενται για την κατασκευή κραματοποιημένου χάλυβα είναι το μολυβδαίνιο, το μαγγάνιο, το νικέλιο, το πυρίτιο, το βόριο, το χρώμιο και το βανάδιο.
Ο κραματοποιημένος χάλυβας συχνά υποδιαιρείται σε δύο ομάδες: χάλυβες υψηλής κραματοποίησης και χάλυβες χαμηλής κραματοποίησης. Η διαφορά μεταξύ των δύο ορίζεται κάπως αυθαίρετα. Ωστόσο, οι περισσότεροι συμφωνούν ότι κάθε χάλυβας που είναι κραματοποιημένος με περισσότερο από το οκτώ τοις εκατό του βάρους του να είναι άλλα στοιχεία εκτός από τον σίδηρο και τον άνθρακα, είναι χάλυβας υψηλής κραματοποίησης. Οι χάλυβες χαμηλού κράματος είναι ελαφρώς πιο συνηθισμένοι. Οι φυσικές ιδιότητες αυτών των χάλυβων τροποποιούνται από τα άλλα στοιχεία, για να τους δώσουν μεγαλύτερη σκληρότητα, ανθεκτικότητα, αντοχή στη διάβρωση ή σκληρότητα σε σύγκριση με τον ανθρακούχο χάλυβα. Για να επιτευχθούν τέτοιες ιδιότητες, αυτά τα κράματα συχνά απαιτούν θερμική επεξεργασία.
Εάν η στάθμη άνθρακα σε χάλυβα χαμηλού κράματος είναι στη μέση έως υψηλή περιοχή, μπορεί να είναι δύσκολη η συγκόλληση. Εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα μειωθεί σε ένα εύρος από 0.1% έως 0.3% και μειωθούν ορισμένα από τα στοιχεία κράματος, ο χάλυβας μπορεί να επιτύχει μεγαλύτερη συγκολλησιμότητα και μορφοποίηση διατηρώντας παράλληλα την αντοχή για την οποία είναι γνωστός ο χάλυβας. Τέτοια μέταλλα ταξινομούνται ως χάλυβες υψηλής αντοχής, χαμηλού κράματος.
Ίσως το πιο γνωστό κράμα χάλυβα είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας. Αυτό είναι ένα κράμα χάλυβα με ελάχιστη περιεκτικότητα 10% σε χρώμιο. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι πιο ανθεκτικός στους λεκέδες, τη διάβρωση και τη σκουριά από τον συνηθισμένο χάλυβα. Ανακαλύφθηκε το 1913 από τον Harry Brearley του Σέφιλντ της Αγγλίας, αλλά η ανακάλυψη ανακοινώθηκε στον κόσμο μέχρι το 1915. Ο ανοξείδωτος χάλυβας χρησιμοποιείται συνήθως σε επιτραπέζια μαχαιροπίρουνα, κοσμήματα, ζώνες ρολογιών, χειρουργικά όργανα, καθώς και στην αεροπορική βιομηχανία. Η γνώριμη λάμψη του έχει επίσης οικειοποιηθεί πολλά διάσημα αρχιτεκτονικά σχέδια, όπως το Gateway Arch στο Σεντ Λούις του Μιζούρι και η κορυφή του κτηρίου Chrysler στη Νέα Υόρκη.
Σε όλους τους τύπους κραματοποιημένου χάλυβα, τα στοιχεία κράματος τείνουν είτε να σχηματίζουν καρβίδια είτε ενώσεις, αντί απλώς να αναμιγνύονται ομοιόμορφα με τον σίδηρο και τον άνθρακα. Το νικέλιο, το αλουμίνιο και το πυρίτιο είναι παραδείγματα των στοιχείων που σχηματίζουν ενώσεις στον χάλυβα. Το βολφράμιο και το βανάδιο θα σχηματίσουν καρβίδια, τα οποία αυξάνουν τη σκληρότητα και τη σταθερότητα του τελικού προϊόντος.