В целях получения необходимых свойств в строительстве применяют не чистые металлы, а сплавы. Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов.

Для металлов характерна способность атомов легко отщеплять внешние (валентные) электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Это отражается на свойствах, например высокая тепло- и электропроводности.

В металловедение различают три типа сплавов: твердый раствор, механическую смесь, химическое соединение. Если атомы входящие в состав сплава элементов незначительно отличаются строением и размером, они могут образовывать общую кристаллическую решетку, то такой сплав называется твердым раствором. Если каждый элемент сплава кристаллизуется самостоятельно, то это механическая смесь. Если элементы сплава химически взаимодействуют, образуя новое вещество, то такой сплав называют химическим соединением.

Углеродистые стали кроме железа и углерода содержат примеси, которые оказывают влияние на структуру и свойства стали.

Термическая и термохимическая обработка является распространенным способом улучшения свойств стали. Различают следующие ее виды: закалку и отжиг. В основе лежит то, что при одном и том же составе при разных температурах устойчивыми оказываются различные кристаллические модификации и, меняя режим нагрева и охлаждения, можно фиксировать ту или иную структуру стали.

Химико-термическая обработка стали заключается в изменении не только структуры, но и состава поверхностных слоев. Химический состав поверхностных слоев изменяется в результате насыщения их углеродом, азотом, хромом, бором и другими элементами. Наиболее распространены цементация, азотирование, диффузионная металлизация.

Конструкционные строительные стали по химическому составу относятся к низкоуглеродистым и низколегированным, а в равновесном состоянии — к доэвтектоидным. Кроме комплекса высоких механических свойств, определяемых при стандартных испытаниях, они должны иметь высокую конструктивную прочность, т.е. соответствовать свойствам конкретных изделий и конструкций.