โลหะผสมเหล็กหมายถึงการเติมธาตุโลหะผสมอื่นๆ นอกเหนือจากเหล็กและคาร์บอนลงในเหล็กกล้า ซึ่งเรียกว่าโลหะผสมเหล็ก โลหะผสมเฟอร์โรคาร์บอนเกิดขึ้นจากการเติมองค์ประกอบโลหะผสมตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไปในปริมาณที่เหมาะสมบนพื้นฐานของเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา ด้วยการเพิ่มองค์ประกอบที่แตกต่างกันและใช้เทคนิคการประมวลผลที่เหมาะสม จึงสามารถได้รับคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรงสูง ความเหนียวสูง ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติที่ไม่ใช่แม่เหล็ก

องค์ประกอบโลหะผสมหลักของโลหะผสมเหล็ก ได้แก่ ซิลิคอน, แมงกานีส, โครเมียม, นิกเกิล, โมลิบดีนัม, ทังสเตน, วานาเดียม, ไทเทเนียม, ไนโอเบียม, เซอร์โคเนียม, โคบอลต์, อลูมิเนียม, ทองแดง, โบรอน, ดินหายาก ฯลฯ

วานาเดียม ไทเทเนียม ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม และองค์ประกอบอื่นๆ เป็นคาร์ไบด์ที่แข็งแกร่งซึ่งก่อตัวเป็นองค์ประกอบในเหล็กกล้า ตราบใดที่ยังมีคาร์บอนเพียงพอ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม คาร์บอนก็สามารถก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ได้เอง เมื่อคาร์บอนขาดหรืออยู่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง คาร์บอนจะเข้าสู่สารละลายของแข็งในสถานะอะตอม แมงกานีส โครเมียม ทังสเตน และโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ โดยบางส่วนเข้าสู่สารละลายของแข็งในสถานะอะตอมมิก และอีกองค์ประกอบหนึ่งกลายเป็นอัลลอยด์คาร์ไบด์ประเภทการแทนที่ อลูมิเนียม ทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ ซิลิคอน และองค์ประกอบอื่นๆ ไม่ก่อให้เกิดคาร์ไบด์ และโดยทั่วไปจะมีอยู่ในสารละลายของแข็งในสถานะอะตอม