Stähle sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von typischerweise < 2,06 Masse-% und bilden die quantitativ wichtigste Werkstoffgruppe in der Technik. Ihre Eigenschaften werden primär durch Kohlenstoffgehalt, Legierungselemente (z. B. Cr, Ni, Mo, Mn, Si, V) sowie durch Wärme- und Umformbehandlung eingestellt.

Die Mikrostruktur von Stahl (Ferrit, Perlit, Bainit, Martensit, Austenit) ergibt sich aus der Phasenumwandlung des austenitischen Zustands beim Abkühlen und bestimmt Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Durch gezielte Wärmebehandlungen (Härten, Anlassen, Vergüten, Normalglühen) lassen sich Eigenschaftsprofile in weiten Bereichen variieren.

Unlegierte und niedriglegierte Stähle dienen überwiegend als Konstruktions- und Baustähle, einschließlich hochfester Stähle für Leichtbauanwendungen. Werkzeugstähle enthalten höhere Gehalte an C, Cr, Mo, V u. a. zur Erzielung hoher Härte, Warmfestigkeit und Verschleißbeständigkeit. Nichtrostende Stähle (z. B. austenitischer 316L, Duplex-Edelstähle) enthalten mindestens etwa 10,5 % Cr zur Ausbildung einer passiven Oxidschicht und werden für korrosionskritische Anwendungen eingesetzt.

Die Herstellung erfolgt überwiegend im Hochofen-Konverter- oder Elektrostahlweg mit nachfolgenden Sekundärmetallurgie-, Stranggieß- und Umformschritten. Für die Werkstofftechnik sind die Wechselwirkungen von chemischer Zusammensetzung, Erstarrungs- und Umformbedingungen, Wärmebehandlung und resultierender Mikrostruktur zentral, um das Eigenschaftsverhalten von Stählen gezielt zu modellieren, zu charakterisieren und für anspruchsvolle Anwendungen zu optimieren.