Besi adalah salah satu dari 92 elemen alami.
Baja adalah besi dengan sedikit karbon di dalamnya (0,3% hingga 1,7% karbon menurut beratnya).
Semua logam menjadi lebih keras ketika seorang pandai besi memalu atau membengkokkannya. Ini disebut "pengerasan kerja". Jika seorang pandai besi memalu atau membengkokkan sepotong logam yang sudah dikeraskan dengan cara kerja, maka logam itu akan retak dan pecah. Untuk membuat logam yang sudah dikeraskan kembali menjadi lunak, supaya pandai besi dapat memalu dan membengkokkannya lebih banyak lagi, maka, pandai besi menganil logam tersebut.
Untuk menganil besi atau baja, pandai besi memanaskan logam sampai tidak lagi menarik magnet, dan kemudian membuat logam menjadi dingin dengan sangat lambat. Pandai besi bisa menutupi logam panas dengan pasir, sehingga perlu waktu berjam-jam untuk menjadi dingin. Hal ini membuat besi atau baja menjadi sangat lunak.
Baja berlaku seperti besi, sampai pandai besi "memanaskan" baja tersebut. Ini adalah cara khusus untuk membuat baja menjadi panas dan kemudian menjadi dingin, sehingga baja akan menjadi cukup keras untuk menjaga ujung tombak (pisau). Mata pisau yang terbuat dari sepotong besi (bukan baja) akan segera menjadi tumpul dan tidak akan memotong. Mata pisau yang baik (untuk pisau, pahat, kapak, dan perkakas lain yang memiliki mata potong) selalu terbuat dari baja, kemudian dipanaskan, dan kemudian diasah.
Untuk memanaskan baja, pandai besi memanaskan baja sampai tidak lagi menarik magnet, kemudian membuat baja menjadi dingin dengan sangat cepat. Pandai besi melakukan ini dengan memasukkan baja panas ke dalam ember berisi air dan memindahkannya sampai dingin. Ini disebut "pendinginan". Setelah selesai, baja akan menjadi sekeras mungkin. Kekerasan ini bisa membuatnya rapuh, sehingga jika seseorang memukul atau menjatuhkannya, baja bisa pecah seperti kaca.
Langkah berikutnya adalah "menarik temper" atau "melunakkan" baja, sehingga tidak akan pecah seperti kaca. Untuk melunakkan baja, pandai besi memoles sebagian baja sehingga halus dan mengkilap. Pandai besi kemudian perlahan-lahan memanaskan baja di dalam api. Ketika baja berada di antara 300 dan 650 ° F (149 dan 343 ° C), baja yang dipoles akan berubah warna yang berbeda. Warna-warna ini tidak bersinar dalam gelap; warna-warna ini terlihat seperti pewarna pada baja yang dipoles. Saat baja menjadi lebih panas dari 300 hingga 650 derajat F, baja akan berubah warna: kuning, lalu coklat, lalu ungu, lalu biru. Kuning berarti baja masih akan lebih keras, biru berarti baja akan lebih lunak (tapi masih keras). Ketika baja berubah warna sesuai dengan yang diinginkan pandai besi, dia memasukkan baja ke dalam ember berisi air untuk menghentikan perubahannya. Alat-alat yang berbeda ditempa dengan warna yang berbeda, tetapi juga tergantung pada berapa banyak karbon yang ada dalam baja. Biasanya, pahat batu ditempa menjadi kuning, dan kapak untuk pohon ditempa menjadi biru, tetapi pandai besi harus memutuskan.
Seorang pandai besi tidak memalu ujung pisau hingga tipis. Seorang pandai besi memalu baja sehingga ujungnya tetap tebal. Setelah "heat-treat" dan "temper", batu-batu digunakan untuk menggiling ujung pisau agar tajam.
Jika seorang pandai besi memiliki sepotong besi atau baja, tetapi tidak tahu yang mana, pandai besi dapat memanaskannya seperti baja. Jika tidak menjadi keras, maka itu bukan baja. Besi akan menunjukkan warna temper yang sama seperti baja, tetapi tidak akan keras.
Jika seorang pandai besi memiliki perkakas baja tua, dan ingin memalu perkakas itu menjadi perkakas baru yang berbeda, maka pandai besi akan menganil baja tersebut. Baja kemudian akan menjadi sangat lunak seperti besi. Pandai besi kemudian dapat memalu baja itu menjadi alat baru, dan memanaskannya untuk membuat alat baja baru yang keras.
Seorang pandai besi harus berhati-hati ketika memalu baja yang dikeraskan atau besi yang dikeraskan, karena potongan-potongan kecil bisa pecah dan terbang, dan ini bisa melukai matanya. Banyak pandai besi yang memakai kacamata pengaman plastik untuk menjaga mata mereka tetap aman.
