La première apparition de l’acier sous sa forme la plus primaire, c’est-à-dire du fer enrichi en carbone, se situe vers 1 700 ans avant J. C., chez les Hitties et les Chalybes, peuples d’Asie mineure (Caucase). Jusqu’à la fin du Moyen Age, le mode de fabrication est resté le même : dans un trou à même le sol, paré de pierres recouvertes de couches d’argile, des couches alternées de charbon de bois ou de bois et de minerais étaient enflammées. La température obtenue dans ces trous était relativement basse à cause d’un manque d’entrée d’air. En effet, le soufflage était effectué à l’aide de tiges creuses (chalumeaux) au travers desquelles on soufflait. Après un travail laborieux, une masse de métal pâteuse et incandescente, appelée loupe, était obtenue. Elle devait impérativement être battue (martelée) énergiquement à chaud afin de débarrasser le fer de ses scories (résidus dus à la chauffe et au charbon de bois, comprenant certaines impuretés telles que de l’oxygène, du soufre, du phosphore). Ces loupes étaient ensuite forgées sur un tas pour devenir des objets de la vie quotidienne (outils agricoles, bijoux) mais aussi des armes. La forge, endroit où le métal était travaillé à chaud par l’utilisation d’un marteau, était installée à proximité du foyer où s’élaborait le métal.

La fabrication de fer quasi pur n’est apparue en Gaule que vers 500 avant J. C. grâce au perfectionnement des fours. En effet, les Celtes et les Gaulois avaient surélevé le foyer et amélioré le rendement en augmentant le tirage et la combustion. Grâce à un soufflet manuel confectionné à partir de peaux de bêtes cousues entre elles, la température de combustion atteignait 1100 à 1200°C environ, ce qui permettait d’éliminer l’oxygène contenu dans le minerai et d’obtenir alors du fer peu carburé. Ensuite, ces masses pâteuses étaient aussitôt martelées énergiquement. Des transformations ont été progressivement apportées au foyer qui devint un four « bas fourneau », perfectionné à son tour pour passer d’une production de quelques kilogrammes de métal à 50 à 60 kilogrammes au Moyen Age. Pour extraire les loupes, les fours devaient être systématiquement détruits, ce qui obligeait la reconstruction de nouveaux bas fourneaux. Pour augmenter la production et le rendement, plusieurs fours fonctionnaient en parallèle mais les quantités élaborées restaient faibles.

Au XIIième et XIIIième siècle, le perfectionnement des fours s’accentue : les fours prennent de plus en plus de hauteur, ils sont conçus avec des pierres et des briques, le soufflage fait appel à la force hydraulique permettant d’atteindre des températures de plus en plus élevées. Le fer peut alors absorber du carbone en quantité croissante, ce qui fait que ce fer carburé fond à une température moins élevée et dissout alors une plus grande quantité de carbone. Les spécialistes de la sidérurgie fixent vers 1350-1400 l’élaboration accidentelle de fer carburé en fusion alors que jusqu’à ce moment-là, seule une masse pâteuse était réalisée. Ce nouveau matériau n’était pas ni malléable, ni forgeable car était très cassant et dur. Aussi, il pouvait être moulé pour fabriquer des ustensiles de cuisine, des canons, des ancres de bateau, des plaques de cheminée…La fonte était ainsi inventée et fabriquée à grande échelle (plusieurs tonnes par mois) dans les hauts fourneaux (4-6 m).

Au XVième siècle, la fonte permet de fabriquer du fer malléable et forgeable par décarburation du métal dans des ateliers d’affinage. Cette étape de la production de métal consiste à enlever les impuretés du métal en fusion. Ses opérations ont lieu dans un récipient sous vide, le métal étant mis en rotation entre poche et récipient à l’aide d’un gaz neutre (argon). De l’oxygène est insufflé pour activer la décarburation et réchauffer le métal. Ce procédé permet une grande précision dans l’ajustement de la composition chimique de l’acier que l’on nomme « mise à nuance ». Plusieurs procédés ont permis d’élaborer des matériaux perfectionnés : puddlage (affinage par brassage), convertisseurs Bessemer (affinage par insufflation d’air), Martin (utilisation de ferraille), Thomas (déphosphoration)… D’importantes évolutions techniques ont peu à peu amélioré les procédés d’élaboration de fer, fonte et d’acier : fonderie, forge, tréfilerie, laminoirs, marteaux hydrauliques…

La déforestation s’intensifiant, le charbon de bois fut remplacé par la houille vers 1650 puis par du coke. Avec le développement de l’électricité, les premiers fours à arc électrique sont apparus à la fin du XIXième siècle. Au début du XXième, les hauts fourneaux sont électrifiés puis on note l’apparition de fours à induction. Aujourd’hui, certains hauts fourneaux produisent jusqu’à 10 000 tonnes de fonte par jour.

Les caractéristiques physiques et mécaniques des alliages ont changé par l’ajout d’éléments spécifiques selon l’application désirée : nickel, chrome, manganèse, bore, magnésium, zinc, cobalt, titane, aluminium…Il existe plus de 3 000 nuances d’acier.