เหล็กแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี:

(1) เหล็กกล้าคาร์บอนหมายถึงโลหะผสมระหว่างเหล็กกับคาร์บอน ซึ่งนอกจากเหล็กและคาร์บอนแล้ว ยังมีธาตุอื่นๆ อีกเล็กน้อย เช่น แมงกานีส ซิลิกอน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัสในเหล็ก
ตามปริมาณคาร์บอนสามารถแบ่งออกเป็น:
1) เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ - ปริมาณคาร์บอน wc น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.25 เปอร์เซ็นต์
2) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง - ปริมาณคาร์บอน wc 0.25 เปอร์เซ็นต์ ~0.60 เปอร์เซ็นต์
3) High carbon steel - with a carbon content of wc>0.60 เปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปจะพบมากในอุตสาหกรรมการทหารและอุตสาหกรรมการแพทย์เชิงอุตสาหกรรม
(2) เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเหล็ก โลหะผสมเหล็กทำขึ้นโดยการเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมบางอย่างบนพื้นฐานของการถลุงเหล็กกล้าคาร์บอน เช่น เหล็กโครเมียม เหล็กแมงกานีส เหล็กโครเมียมแมงกานีส เหล็กโครเมียมนิกเกิล เป็นต้น
ตามเนื้อหาทั้งหมดขององค์ประกอบโลหะผสม มันสามารถแบ่งออกเป็น:
1) เหล็กกล้าเจือต่ำ - ปริมาณธาตุเจือทั้งหมดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 เปอร์เซ็นต์
2) เหล็กกล้าผสมปานกลาง - ปริมาณรวมขององค์ประกอบผสม 5 เปอร์เซ็นต์ถึง 10 เปอร์เซ็นต์
3) High alloy steel - total content of alloying elements>10 เปอร์เซ็นต์