Çelik, bir Demir (Fe) Karbon (C) alaşımıdır. C’dan başka farklı oranlarda alaşım elementleri ve empürite elementler bulunur. Çeliğe farklı özellikler kazandıran içerdiği elementlerin kimyasal bileşimi ve çeliğin içyapısıdır. Çeliğe değişik oranlarda alaşım elementleri katılabileceği gibi, çeşitli işlemler (ıslah, normalizasyon, sementasyon, ısıl işlem vs.) ile içyapı da kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik özelliklerde çelikler elde edilir.

Çeliklerle ilgili Türk Standartları’nın hazırlanmasında DIN-Alman Standartları esas alınmış olup, Alman Standartları bölümünde yer alan açıklama ve örnekler Türk Standartları için de geçerlidir.

Talaş kaldırma ve diğer mekanik işlemlerle kolayca işlenip şekillenebilen çelikler kullanım alanlarına bağlı olarak çeşitli yüzey sertleştirme işlemlerine tabi tutulmaktadır. Aşınmaya karşı dirençli ve kırılmaya karşı tok bir iç yapı elde edebilmek için mil, dişli cıvata ve kalıpları yanı sıra bir çok makine elemanına yüzey sertleştirme işlemleri uygulanabilmektedir. Yüzey sertleştirme işlemlerinin sağladığı üstün özellikler sayesinde en sık kullanılanlardan biri de nitrasyon prosesidir.

Bir kalıpta kullanılan çelik kalitesinden mümkün olan en yüksek verimi elde edebilmek için, alaşım kompozisyonuna, kullanım amacına ve kalıp ölçülerine uygun bir ısıl işlem seçilmesi gerekir. Isıl işlemde önerilen parametrelere sadık kalınmaması veya gerekli titizliğin gösterilmemesi, kalıp ömrünün kısalmasını getirecektir.

Kalıp dizaynının oluşturulmasında hata yapılmışsa, ideal bir çelik hatasız bir talaşlı işleme sonunda iyi bir ısıl işlem görse bile verim elde edilemeyecek, ötneğin çok erken çatlak oluşmaları yaşanabilecektir. Bunun için; kalıp ölçülerinin tespiti, farklı kesitlerde geçişler, keskin köşelerden kaçınmak ve radyuslar oluşturmak son derece önemlidir.

Kesme, bükme, şekil verme, talaş kaldırma gibi işlemler için kullanılan takımlar, takım çeliklerinden üretilmektedir.

Çeliğin özelliğine, en fazla katkı sağlayan elementtir. Karbon metalürji sanayiinde çelik malzemelerin sertleştirilebilme özelliğini ve dayanımını arttırmak için kullanılırken bunun yanı sıra oksidini alır, elektrik direncini yükseltir ve austenit dönüşme sıcaklığını düşürür.

Ham demirin bileşimi ağırlıklı olarak demir ve karbondan meydana gelmiştir. Gerek üretim sırasında kullanılan demir filizi, gerekse üretim yönteminden kaynaklanan nedenlerden ötürü, ham demirin bileşiminde refakat elemanları olarak adlandırdığımız maddeler de bulunmaktadır.