Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra còn có một số hình thức tồn tại khác của sắt như:

• Gang thô (gang lợn) chứa 4% – 5% cacbon và chứa một loạt các chất khác như lưu huỳnh, silic, phốt pho. Đặc trưng duy nhất của nó: nó là bước trung gian từ quặng sắt sang thép cũng như các loại gang đúc (gang trắng và gang xám).
• Gang đúc chứa 2% – 3.5% cacbon và một lượng nhỏ mangan. Các chất có trong gang thô có ảnh hưởng xấu đến các thuộc tính của vật liệu, như lưu huỳnh và phốt pho chẳng hạn sẽ bị khử đến mức chấp nhận được. Nó có điểm nóng chảy trong khoảng 1420–1470 K, thấp hơn so với cả hai thành phần chính của nó, làm cho nó là sản phẩm đầu tiên bị nóng chảy khi cacbon và sắt được nung nóng cùng nhau. Nó rất rắn, cứng và dễ vỡ. Làm việc với đồ vật bằng gang, thậm chí khi nóng trắng, nó có xu hướng phá vỡ hình dạng của vật.
• Thép carbon chứa từ 0,5% đến 1,5% cacbon, với một lượng nhỏ mangan, lưu huỳnh, phốt pho và silic.
• Sắt non chứa ít hơn 0,5% cacbon. Nó là sản phẩm dai, dễ uốn, không dễ nóng chảy như gang thô. Nó có rất ít cacbon. INếu mài nó thành lưỡi sắc, nó đánh mất tính chất này rất nhanh.
• Các loại thép hợp kim chứa các lượng khác nhau của cacbon cũng như các kim loại khác, như crôm, vanađi, môlipđen, niken, vonfram, v.v.
• Ôxít sắt (III) được sử dụng để sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính. Chúng thường được trộn lẫn với các hợp chất khác, và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp này.

   Khối sắt từ cấu tạo không giống sắt non.

     -Sắt non là một khối sắt liên tục, các electron chuyển động dễ dàng từ vùng này qua vùng khác trong khối sắt non.

     -Còn sắt từ cấu tạo từ các domain từ, cho dù là các electron trong mỗi domain có thể chuyển rộng rất tự do đi chăng nữa thì khi đi tới các biên của các domain (Néel wall), chưa chắc chúng đã dễ dàng vượt qua các biên này. Tại các biên này có thể xảy ra đột biến về thế năng, hoặc các hiện tượng bề mặt. Đột biến thế năng khiến cho electron muốn chuyển động ra ngoài phải vượt qua một rào thế nào đó cao hơn động năng của nó. Electron có thể không vượt qua được rào thế này, hôặc ra được mà xác suất chuyển qua rào thế này là rất thấp. Khi đó vật không dẫn điện được.

Nói chung khi vật không còn là một khối liên tục (bulk material) mà cấu tạo từ các khối nhỏ kích cỡ micro hay nano thì tính chất điện, quang, cơ, tính bền hóa học... của vật liệu ấy thay đội rất lớn. Lấy đơn cử như thép thường, khi gặp oxi lớp ngoài sẽ biến thành rỉ sét Fe₃O₄ , lớp này không kín nên oxi tiếp tục từ không khí lọt vào biến tiếp các lớp sắt ở trong thành rỉ sét hết.
Còn như công nghệ hiện đại có chế tạo thép không rỉ pha Cr (lòng máy giặt, nồi niêu, trụ giàn khoan dầu ngoài biển), loại thép này thực ra không phải là nguyên khối mà cấu tạo từ các hạt thép có kích thước vô cùng nhỏ, trăm hoặc chục nano. Nguyên tố Cr được công nghệ pha tạp sao cho tập trung ra hết ngoài bề mặt của các hạt nano này chứ không ở trong lóng các hạt nano. Khi oxi tấn công một hạt thép, Cr sẽ biến thành môt lớp oxit crôm bap kín các hạt nano thép. Crôm oxit rất chặt so với oxit sắt nên oxi không thể nào lọt tiếp vào trong để hủy hoại thép được. Cho dù bạn có bẻ tấm thép ra hàng trằm lần, õi cụng chỉ tấn công được phàn vừa lộ thiên chứ không thể đi sâu vào trong bất kì mảnh thép vỡ nào. Như vậy tính bền hóa học đã thay đổi cực kì lớn chỉ nhờ vào Cr và sự chuyển từ cấu trúc bulk qua cấu trúc hạt của thép.

Cái này có liên quan đến công nghệ vật liệu nano hay lắm, mahhatan chịu khó tìm đọc sẽ thấy rất vật liệu còn vô số cấu trúc và tính chất mà chúng ta chưa biết hết đâu