به خاطر خواص مواد، فولاد مهمترین ماده ساختمانی و مهندسی در جهان است.
مهمترین خواص فولاد، شکل پذیری و دوام بالا، استحکام تسلیم و استحکام کششی بالا و هدایت گرمایی خوب آن است. علاوه بر این خواص فولادهای ضد زنگ (استنلس استیل) دارای خواص ضد خوردگی است.
وقتی موادی برای استفاده مهندسی انتخاب می شود، مهندسان باید از شرایط بازگزاری و کاری قطعه ساخته شده اطلاعات داشته باشند. دانستن و کنترل خواص مواد در این خصوص ضروری است. خواص مکانیکی مواد که برخاسته از ترکیب شیمیایی، عملیات حرارتی و پروسه ساخت است می بایست به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
آلیاژها و عملیات حرارتی که در ساخت آنها مورد استفاده قرار می گیرند می توانند خواص متفاوتی در آلیاژها ایجاد کنند. لذا تست های نهایی جهت مشخص نمودن خواص نهایی آلیاژها و اطمینان از انطباق آنها با استاندارد ها ضروری است.
برای فولاد ها راههای متعددی جهت اندازه گیری خواص وجود دارد. برای مثال استحکام کششی، انعطاف پذیری و سفتی از راه تست استحکام کششی قابل اندازه گیری است. چقرمگی از راه تست ضربه اندازه گیری می شود و سختی توسط اندازه گیری مقاومت به نفوذ فرورونده سخت اندازه گیری می شود.
تست کشش آزمونی جهت مشخص کردن عکس العمل فولاد به اعمال نیرو است. جواب ها توسط بیان ارتباط تنش با کرنش بیان می شود. با اندازه گیری نسبت تنش با کرنش می توان الاستیسیته مواد را نیز اندازه گرفت. نسبت تنش با کرنش در محدوده الاستیک فلزات مدول یانگ گفته می شود.مدول الاستیک فولادها در رنج 190-210 گیگاپاسکال است که این عدد حدوداً سه برابر مدول الاستیک آلومینیوم است.
خواص فیزیکی فولادها همانگونه که از نامش پیداست با فیزیک مواد ارتباط دارد. از قبیل چگالی، هدایت گرمایی، مدول الاستیک و ضریب پواسون و غیره. برخی اعداد کلی برای خواص فیزیکی فولاد ها به شرح زیر است:
density ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3]
elastic modulus E=190÷210 [GPa]
Poisson’s ratio ν = 0.27 ÷ 0.30
Thermal conductivity κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK]
Thermal expansion α = 9 ÷27 [10-6 / K]