Stal jest roztworem stałym, podtypem mieszanin chemicznych, które obejmują dwie lub więcej cząsteczek w stanie stałym, które łączą się, tworząc pojedynczą substancję, zachowując jednocześnie swoją indywidualną tożsamość. Komponenty do produkcji stali nie są połączone chemicznie.
Stal jest stopem złożonym głównie z żelaza, z dodatkiem węgla. Wiele stali dodaje do mieszanki żelaza i stali inne metale, które nadają całej substancji pożądane właściwości, takie jak wytrzymałość, wytrzymałość cieplna lub elastyczność. Stal jest uważana za mieszankę, a nie jako związek, ponieważ żelazo nie wiąże się chemicznie z węglem i innymi składnikami. Zamiast tego, w prostych stopach żelazowo-węglowych, atomy węgla są wystarczająco małe, aby przeplatały się w otwartych przestrzeniach kryształu żelaza. W stalowych stopach z udziałem cięższych pierwiastków, takich jak nikiel, atomy niklu zastępują niektóre z atomów żelaza w strukturze krystalicznej.
