性能测试钢的性能测试通常从检查硬度开始。这是通过在特定负载下将金刚石金字塔或硬钢球压入钢中来测量的。上面提到的测量DPH的维氏金刚石金字塔硬度计使用一个压头，在金字塔的相对面之间夹角为°，通常负载为10、30或50千克力。压痕的对角线是用光学方法测量的，硬度表示为以千克力为单位的载荷除以以平方毫米为单位的棱锥压印面积。拉伸强度和屈服强度是通过在特殊液压机中拉动标准化机加工样品并记录拉力增加伸长率直到样品断裂来确定的。此时的伸长率以及断裂的外观是钢材延展性的良好指标。测量伸长率为0.20%时的拉力并将其除以测试棒的横截面是计算屈服强度的一种方法，它是冷成型性的一个很好的指标。冲击韧性是通过用测试摆锤击打标准化、棱柱形、有缺口的样品并记录打破它所需的功来确定的。这是在不同的温度下进行的，因为脆性随着温度的下降而增加。行业中还有许多其他测试用于检查钢材的机械性能，例如钢轨的磨损测试、板材的可拉伸性测试和线材的弯曲测试。金相实验室检查抛光和蚀刻钢样品的微观结构，通常使用计算机化且非常强大（高达80,倍放大率）的显微镜。实验室还检查物理数据，例如热伸长率和电磁特性。化学成分通常由全自动光谱仪检查。还有几种无损检测，例如超声波检测和磁通量检测，用于检查内部和外部缺陷，如层压或裂纹。

低合金钢含有高达8%的合金元素；任何更高的浓度都被认为构成高合金钢。除了碳之外，还有大约20种合金元素。它们是锰、硅、铝、镍、铬、钴、钼、钒、钨、钛、铌、锆、氮、硫、铜、硼、铅、碲和硒。通常同时添加其中的几种以实现特定的性能。

高强度低合金钢高强度低合金(HSLA)钢满足了对高强度、良好的焊接性和更高的耐大气腐蚀性能的需求。这些牌号的碳含量较低（例如0.05%），并含有少量的一种元素或多种元素的组合，例如铬、镍、钼、钒、钛和铌。HSLA钢用于石油或天然气管道、船舶、海上结构和储罐。

易切削钢该组为具有良好的机械加工性而开发并制成螺栓、螺钉和螺母，含有高达0.35%的硫和0.35%的铅；此外，有时还会添加少量碲或硒。这些元素形成许多夹杂物，这些夹杂物通常被避免，但在本应用中是需要的，因为它们会破坏通常在加工成小切屑时形成的长而危险的金属串。这可以保持刀具和工件清洁，延长刀具寿命，并允许以更高的速度进行加工。

耐磨钢另一类是耐磨钢，制成用于岩石加工机械、破碎机和电铲的耐磨板。这些是奥氏体钢，含有约1.2%的碳和12%的锰。后一个元素是强奥氏体；也就是说，它使钢在室温下保持奥氏体。锰钢通常被称为哈德菲尔德钢，以其发明者罗伯特·哈德菲尔德的名字命名。这些钢的高加工硬化能力带来了耐磨性；这反过来又是在表面撞击（即变形）过程中产生的，当时在其晶体的晶格中产生了大量扰动，有效地阻止了位错的流动。换句话说，钢承受的冲击越大，它变得越坚固。通过冷成型显着提高强度也可用于生产高强度冷拉线材，例如用于预应力混凝土或汽车轮胎的线材。一种特殊情况，由0.8%碳钢拉制而成的钢琴线可以达到每平方毫米千克力的抗拉强度。轴承钢一个很好地证明了材料发展对工程可能性的巨大影响的重要群体是用于滚子轴承和球轴承的钢。这些钢通常含有1%的碳、1.2%的铬、0.25%的镍和0.25%的钼，并且在热处理后非常坚硬。然而，最重要的是，它们非常干净，通过对钢水进行真空处理，几乎清除了所有夹杂物。夹杂物在轴承中非常有害，因为它们会产生应力集中，导致疲劳强度低。

这种良好的性能是不太常见的、自我修复的氧化铬膜中获得其不锈钢特性，当铬的添加浓度超过10.5%时，就会形成这种氧化膜。存在三大类，奥氏体、铁素体和马氏体。奥氏体不锈钢具有最佳的耐腐蚀性。它们的微观结构由非常干净的fcc晶体组成，其中所有合金元素都保持在固溶体中。这些钢含有16%到26%的铬和高达35%的镍，与锰一样，它是一种强奥氏体化剂。（确实，有时使用锰代替镍。）奥氏体钢不能通过热处理硬化；它们也是非磁性的。

最常见的类型是18/8或等级，其中含有18%的铬和8%的镍。铁素体和马氏体组都具有bcc微观结构。后者的碳含量更高（高达1.2%）；它可以硬化并用于刀具和工具。铁素体不锈钢的碳含量最高可达0.12%。这两种类型的主要合金添加量为11.5%至29%，几乎不含镍。它们的耐腐蚀性适中，并且具有铁磁性。在高温（例如°C(1,°F)）下使用了一组特殊的不锈钢。该组中使用固溶硬化来保持钢在这种高温下的强度。它们含有高达25%的铬和20%的镍，此外还含有少量的强碳化物形成剂，如铌或钛，以固定碳并避免晶界处铬的消耗。

对于更苛刻的服务，如飞机喷气发动机或燃气轮机，使用高温合金。它们的工作原理相同，但它们以镍或钴或两者为基础，并且完全不含铁或仅含30%的铁。它们的最高使用温度可以达到其熔点的80%。电工钢发电和传输电力所必需的一类重要钢材是高硅电工钢。用于交流电的电磁铁总是通过层压许多薄片制成，这些薄片是绝缘的，以最大限度地减少涡流的流动，从而减少电流损失和热量的产生。通过添加高达4.5%的硅，实现了进一步的改进，这赋予了高电阻。

对于电力变压器，常使用晶粒取向片；它们含有大约3.5%的硅，并且经过轧制和退火，使得单位立方体的边缘平行于轧制方向。这将磁通密度提高了大约30%。工具钢工具钢生产量小，含有昂贵的合金，通常只按公斤和各自的商品名出售。通常，它们非常坚硬、耐磨、坚韧、对局部过热具有惰性，并且经常根据特定的服务要求进行设计。它们还必须在淬火和回火过程中尺寸稳定。它们含有强碳化物形成剂，如不同组合的钨、钼、钒和铬，通常还含有钴或镍，以提高高温性能。形状和表面原则上，钢可制成扁平材或长材，两者都具有热轧、冷成型或涂层表面。

扁平产品扁平材包括板材、热轧带钢和薄板、冷轧带钢和薄板；都有各种各样的表面条件。它们由板坯轧制而成，板坯被视为半成品，通常不出售。由连铸机提供或由板坯轧机从钢锭轧制而成，板坯厚度为50至毫米，宽度为0.6至2.6米，最长可达12米（即，2至10英寸厚，24至英寸宽），最长可达40英尺）。板材由板坯或直接由钢锭热轧而成。最大尺寸因可用的板坯尺寸或铸锭重量以及安装的轧机和辅助设备的尺寸而异。厚度可以低至5毫米，但通常更重（例如25毫米），最高可达毫米。板材的宽度通常在1.5到3.5米之间，但有些工厂可以将板材卷到5.5米宽。最大的轧机可以生产的最大板材长度为35米。板材通常根据客户的规格小批量生产，具有不同的尺寸和公差，包括平面度、轮廓、直线度和其他特性。边缘可以在轧制状态下使用，也可以在剪切、机加工或气割状态下订购。有时也用耐腐蚀板包覆板。

热轧带钢通常以10至35吨的大卷直接从热带钢轧机中运出。其厚度为1.5至12毫米，宽度为0.7至2米，具体取决于可用的轧机。通常，大型钢卷被切成较窄的钢卷或修边，或者在钢厂的精加工部分或服务中心将它们定长切成薄片。钢卷和薄板在运输时带有热轧表面或去除氧化皮并涂油。由热轧带钢生产的冷轧带钢厚度为0.1至2毫米，宽度可达2米，具体取决于车间的设施。钢铁厂以卷材或板材的形式供应这种产品，后者在特殊的剪切线上切割。冷轧产品具有多种表面条件，通常具有特定的粗糙度、电解清洁、化学处理、涂油或涂有锌、锡、铬和铝等金属或有机物质。它们通常按照严格的尺寸公差生产，以确保在自动化消费品行业的高要求操作中高效运行。长材长材由大方坯或方坯制成，与板坯一样，被视为半成品，由连铸机铸造或在初轧机中轧制。钢坯横截面为50至平方毫米，大方坯为至平方毫米。在实践中，它们并没有通过这些维度进行精确区分，并且这两个术语的使用存在相当大的重叠。长材产品包括棒材、棒材和线材、结构型材和钢轨以及管材。棒材是具有方形、矩形、扁平、圆形、六边形或八边形横截面的长产品。最重要的棒材产品是圆棒，直径可达毫米。它们有时被冷拉或什至研磨成非常精确的尺寸，用于机器零件。一组特殊的圆形是钢筋。

它们生产的直径为10至50毫米，可为承受弯曲载荷的混凝土部分提供抗拉强度。它们的表面通常有热轧突起，以改善与混凝土的结合。一些棒材厂还生产最大法兰长度为75毫米的小型槽钢、角钢、T型、Z型和栅栏柱型材，并将这些产品称为商品棒材。生产的热轧盘条直径在5.5到12.5毫米之间，并以重达2吨的盘卷运输。这些杆的很大一部分被冷拉成线，然后通常用金属涂层覆盖以防止腐蚀。电线的用途极其广泛，从带束轮胎的帘线到悬索桥的电缆。常见的结构形状有宽翼缘工字梁、标准工字梁、槽钢、角钢、三通、三通、工字桩和板桩。所有这些形状都是标准化的，每家公司都有价格表，显示生产的部分以及可以提供的质量和长度。铁路钢轨始终按照国家标准生产。例如，在美国，有每码重、和磅的钢轨，长度为39或78英尺。还有大量的特殊轨道，例如用于起重机和重型转运车或用于矿山和建筑。管状钢大致分为焊接产品和无缝产品。纵向焊接管的直径通常可达毫米，壁厚可达10毫米。由厚板制成的管子在U形和O形操作成型后也进行纵向焊接；它们的直径可达0.8至2米，壁厚可达毫米。

螺旋焊管有时生产的直径可达1.5米。无缝管经受更苛刻的服务；它们的直径通常在到毫米之间，壁厚可达15毫米，尽管特殊的轧机通常可以将直径增加到毫米。较小直径的管子，包括焊接管和无缝管，都可以通过减径轧机或冷拔台生产。管子的两端经常被加工成各种耦合系统，并涂有有机材料。标准大多数工业国家的通用标准体系中通常都包含钢铁产品的规范和测试程序。