Ο σίδηρος είναι ένα από τα 92 φυσικά στοιχεία.
Ο χάλυβας είναι σίδηρος με λίγο άνθρακα (0,3% έως 1,7% άνθρακα κατά βάρος).
Όλα τα μέταλλα σκληραίνουν όταν τα σφυρηλατεί ή τα λυγίζει ο σιδηρουργός. Αυτό ονομάζεται "εργασιακή σκλήρυνση". Εάν ένας σιδηρουργός σφυρηλατήσει ή λυγίσει ένα κομμάτι μετάλλου που έχει ήδη σκληρυνθεί, αυτό θα ραγίσει και θα σπάσει. Για να κάνει το σκληρυμένο μέταλλο ξανά μαλακό, ώστε ο σιδηρουργός να μπορεί να το σφυρηλατήσει και να το λυγίσει περισσότερο, ο σιδηρουργός ανοπτεί το μέταλλο.
Για την ανόπτηση του σιδήρου ή του χάλυβα, ο σιδηρουργός θερμαίνει το μέταλλο μέχρι να μην έλκει πλέον τον μαγνήτη και, στη συνέχεια, κάνει το μέταλλο να κρυώσει πολύ αργά. Οι σιδηρουργοί μπορούν να καλύψουν το καυτό μέταλλο με άμμο, έτσι ώστε να χρειαστούν ώρες για να κρυώσει. Αυτό κάνει το σίδηρο ή το ατσάλι πολύ μαλακό.
Ο χάλυβας συμπεριφέρεται ακριβώς όπως ο σίδηρος, έως ότου ο σιδηρουργός "θερμικά επεξεργαστεί" τον χάλυβα. Αυτός είναι ένας ειδικός τρόπος για να γίνει το ατσάλι ζεστό και στη συνέχεια κρύο, έτσι ώστε το ατσάλι να γίνει αρκετά σκληρό για να διατηρήσει μια κοπτική ακμή (λεπίδα). Μια λεπίδα κατασκευασμένη από ένα κομμάτι σίδερο (αντί για ατσάλι) θα γίνει πολύ σύντομα θαμπή και δεν θα κόβει. Οι καλές λεπίδες (για μαχαίρια, σμίλες, τσεκούρια και άλλα εργαλεία με κοπτικές ακμές) κατασκευάζονται πάντα από ατσάλι, στη συνέχεια υφίστανται θερμική επεξεργασία και στη συνέχεια ακονίζονται.
Για τη θερμική κατεργασία του χάλυβα, ο σιδηρουργός θερμαίνει τον χάλυβα μέχρι να μην έλκει πλέον έναν μαγνήτη και στη συνέχεια κάνει τον χάλυβα να κρυώσει πολύ γρήγορα. Ο σιδηρουργός το κάνει αυτό βάζοντας το καυτό ατσάλι σε έναν κουβά με νερό και μετακινώντας το μέχρι να κρυώσει. Αυτό ονομάζεται "απόσβεση". Όταν αυτό τελειώσει, ο χάλυβας θα είναι όσο πιο σκληρός μπορεί να γίνει. Αυτή η σκληρότητα μπορεί να το κάνει εύθραυστο, οπότε αν κάποιος το χτυπήσει ή του πέσει, μπορεί να σπάσει σαν γυαλί.
Το επόμενο βήμα είναι να "τραβήξετε τη σκλήρυνση" ή να "σκληρύνετε" τον χάλυβα, ώστε να μην σπάσει σαν γυαλί. Για να σκληρύνει το ατσάλι, ο σιδηρουργός γυαλίζει ένα μέρος του ατσαλιού ώστε να είναι λείο και γυαλιστερό. Στη συνέχεια, ο σιδηρουργός θερμαίνει αργά το ατσάλι στη φωτιά. Όταν ο χάλυβας είναι μεταξύ 149 και 343 °C (300 και 650 °F), το γυαλισμένο ατσάλι θα αποκτήσει διαφορετικά χρώματα. Αυτά τα χρώματα δεν λάμπουν στο σκοτάδι- μοιάζουν με βαφή στο γυαλισμένο ατσάλι. Καθώς ο χάλυβας θερμαίνεται περισσότερο από τους 300 έως τους 650 βαθμούς Κελσίου, θα περάσει μέσα από τα χρώματα: κίτρινο, μετά καφέ, μετά μωβ, μετά μπλε. Το κίτρινο σημαίνει ότι ο χάλυβας θα εξακολουθεί να είναι πιο σκληρός, το μπλε σημαίνει ότι ο χάλυβας θα είναι πιο μαλακός (αλλά εξακολουθεί να είναι σκληρός). Όταν το ατσάλι πάρει το χρώμα που θέλει ο σιδηρουργός, βάζει το ατσάλι σε έναν κουβά με νερό για να σταματήσει την αλλαγή. Διαφορετικά εργαλεία σκληρύνονται σε διαφορετικά χρώματα, αλλά αυτό εξαρτάται επίσης από το πόσος άνθρακας υπάρχει στο χάλυβα. Συνήθως, οι πέτρινες σμίλες σκληρύνονται σε κίτρινο χρώμα και τα τσεκούρια για δέντρα σκληρύνονται σε μπλε χρώμα, αλλά ο σιδηρουργός πρέπει να αποφασίσει.
Ένας σιδηρουργός δεν σφυρηλατεί μια λεπίδα λεπίδας. Ο σιδηρουργός σφυρηλατεί το ατσάλι έτσι ώστε η κόψη να παραμένει παχιά. Μετά τη "θερμική κατεργασία" και τη "σκλήρυνση", χρησιμοποιούνται πέτρες για να λειανθεί η άκρη της λεπίδας ώστε να γίνει αιχμηρή.
Αν ένας σιδηρουργός έχει ένα κομμάτι σίδηρο ή χάλυβα, αλλά δεν ξέρει ποιο από τα δύο είναι, ο σιδηρουργός μπορεί να το επεξεργαστεί θερμικά σαν χάλυβα. Αν δεν γίνει σκληρό, τότε δεν είναι ατσάλι. Ο σίδηρος θα παρουσιάσει τα ίδια χρώματα θερμοκρασίας με τον χάλυβα, αλλά δεν θα γίνει σκληρός.
Αν ένας σιδηρουργός έχει ένα παλιό ατσάλινο εργαλείο και θέλει να το σφυρηλατήσει για να φτιάξει ένα νέο, διαφορετικό εργαλείο, ο σιδηρουργός ανοπτεί το ατσάλι. Ο χάλυβας θα είναι τότε πολύ μαλακός όπως ο σίδηρος. Ο σιδηρουργός μπορεί στη συνέχεια να το σφυρηλατήσει σε ένα νέο εργαλείο, να το θερμικά επεξεργαστεί και να το μετριάσει, για να φτιάξει ένα νέο, σκληρό χαλύβδινο εργαλείο.
Ο σιδηρουργός πρέπει να είναι προσεκτικός όταν σφυρηλατεί σκληρυμένο ατσάλι ή σκληρυμένο σίδηρο, διότι μπορεί να αποσπαστούν και να πετάξουν μικρά κομμάτια, τα οποία μπορούν να τραυματίσουν τα μάτια του. Πολλοί σιδηρουργοί φορούν πλαστικά γυαλιά ασφαλείας για να προστατεύουν τα μάτια τους.
