Som konstruktionsmaterial och som material för framställning av verktyg är järn den metall som har haft och fortfarande har störst betydelse i mänsklighetens historia. Näst efter koppar och silver var järn den metall som framställdes tidigast i en metallurgisk process.

Den teknikhistoriska utvecklingen - framställningen av metallen, de processer som utvecklats för att styra, anpassa och förändra materialet efter önskade behov - har utförligt beskrivits och publicerats i tusentals skrifter. Forskningen inom det metallurgisk-historiska området är alltså mycket omfattande och berörs inte närmare här, annat än med ett antal hänvisningar till användbara publikationer.

Vad som däremot inte berörts i någon större utsträckning inom byggnadsvården - och följaktligen inte publicerats - är de skillnader som råder mellan järn- och stålkvaliteter framställda enligt olika processer. Med detta avses främst skillnaden mellan järn och stål som framställts enligt de gamla härdfärskningsmetoderna, dels de som användes fram till 1860-talet och som tillämpades för sista gången i Sverige 1964 i Ramnäs bruk i Västmanland, dels götstålsprocessernas produkter som inleddes med bessemerstålet i början av 1860-talet.

Järn och stål fick inte någon större betydelse som konstruktionsmaterial förrän under 1800-talet. Tidigare inskränkte sig användningen av järn (stål i modern terminologi) till ankarjärn, dragstag, olika typer av avväxlingsjärn och bärande järn i exempelvis öppna eldstäder, i beslag, lås med mera, samt spik, skruv och bult för sammanfogning.

Under 1800-talets första hälft ökade gjutjärnets betydelse i byggnadskonsten genom bärande balkar och pelare i pelar-balksystem där gjutjärnets dåliga böjhållfasthet kompenserades med tätt placerade pelare i rader.

Under det tidiga 1800-talet utvecklades den mekaniska verkstadsindustrin och större konstruktionselement framställdes av stål, framför allt sedan den engelska puddlingsprocessen (en härdfärskningsmetod) införts vid flera svenska mekaniska verkstäder. Vid den här tiden var olika härdfärskningsmetoder fortfarande det enda sättet att framställa smidbart järn ur tackjärn. Metoderna var till stor del hantverksmässiga och gav förhållandevis små mängder smidbart järn av god kvalitet som dock inte var fullt homogent och reproducerbart. Av dessa var tysk-, vallon- och lancashiresmidet de vanligaste metoderna i Sverige.

Puddlingsprocessen var också en härdfärskningsmetod men den gav betydligt större volymer. Det skulle emellertid visa sig att även denna metod hade vissa brister med avseende på homogenitet och reproducerbarhet. Inte förrän götstålsprocesserna utvecklades under senare hälften av 1800-talet kunde problemen övervinnas.

Bessemermetoden är den första götstålsprocessen. Den uppfanns i England men utvecklades till en användbar metod i Sverige. Den följdes snart av Siemens-Martinmetoden och Thomasmetoden under 1800-talets slutdecennier. Under 1900-talet kom diverse syrgas- och elektrostålprocesser. Gemensamt för alla metoderna ovan är att stål med önskad legeringssammansättning och kolhalt kan framställas i flytande form. Därav benämningen götstål.

Stålgöten bearbetas i hammare, hydrauliska pressar och valsverk till önskade former: stänger, balkar, plåt, band, rör och tråd. Eftersom materialet framställs i flytande form är stålsammansättningen lättare att styra inom önskade toleranser än härdfärskat järn. Göten blir dessutom relativt homogena. Av detta kan man dra slutsatsen att balkar med olika profiler och plåtar blir homogena, och att materialens egenskaper blir mätbara och kontrollerbara och av samma kvalitet, vilket gör att hållfasthetsberäkningar på konstruktioner blir möjligt.

I början av 1800-talet kom valsverken. Till en början användes de främst till att valsa plattjärn och fyrkantjärn av samma dimensioner som stångjärnet, men snart började man valsa olika profiler, L-, U-, H-balkar med mera. Man inledde även försök med valsning av tunnplåt, men på grund av den stora belastningen på valsstolarna dröjde det till 1830-talet innan plåtvalsverken kunde börja konkurrera med plåtsmidet.

När götstålet började produceras på 1860-talet tog ånghammare och valsverk över hela bearbetningsprocessen av stålråvaran, fram till halvfabrikat av stänger, profiler och plåt. Man fortsatte att använda hammare för tillverkning av stångjärn för en del av den återstående härdfärskningens produkter. Härdfärskning bedrevs i begränsad omfattning långt in på 1900-talet i Sverige. Den sista vallonfärskningen genomfördes 1942 i Strömbacka i Hälsingland och 1964 färskades den sista lancashiresmältan i Ramnäs bruk i Västmanland. Det var för övrigt den sista härdfärskningen överhuvudtaget i landet.

På 1830-talet utvecklade den franske metallurgen Sorel tekniken att rostskyddsbehandla järn genom att utnyttja kunskaperna om den galvaniska serien och att den oädla metallen av ett sammankopplat metallpar korroderar först.

Det var redan känt att zink var oädelt i förhållande till järn, och följaktligen skulle järn inte rosta i närvaro av zink förrän zinken var förbrukad. År 1836 togs Sorel patent på metoden att rostskydda järn genom varmförzinkning. År 1868 togs Sveriges första galvaniseringsverk i drift i Karlskrona. På 1870- och 80-talen kom fler anläggningar igång i järnverk där tunnplåt valsades, framförallt i Bergslagen.

Kunskapen om mikrostrukturens betydelse för stålets egenskaper och hur den kan påverkas och styras har väsentligt bidragit till utvecklingen av material för olika ändamål. Legeringsämnen påverkar grundmaterialet på olika sätt, vilket har lett till att stål med olika egenskaper har kunnat framställas, exempelvis rostfria stål, rosttröga stål, syrafasta stål, olika typer av konstruktionsstål med olika hållfasthetsegenskaper samt verktygsstål. Materialutvecklingen har främst skett under 1900-talet, även om grunden lades under 1800-talets senare del (se även "Produktformer och användningsområden" och "Metaller").