इस्पात अनुसंधान इस समूह की मुख्य अनुसंधान शक्ति है। स्टील के गुणों को बढ़ाने के लिए कई महत्वपूर्ण बुनियादी अवधारणाएँ बहुत ही वैज्ञानिक रूप से कई वैज्ञानिकों द्वारा खोजी गई हैं। इसमें मिश्र धातु संशोधन, थर्मो-मैकेनिकल प्रसंस्करण, और माइक्रोस्ट्रक्चर और संरचना इंजीनियरिंग शामिल हैं। अत्याधुनिक माइक्रोस्ट्रक्चर लक्षण वर्णन सुविधाएं जैसे; इस समूह के साथ एक्स-रे विवर्तन, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, ईपीएमए, एटम फोर्स माइक्रोस्कोप उपलब्ध हैं। वांछित प्रयोगात्मक सिमुलेशन संचालित करने के लिए अनुकूलित उपकरण जैसे स्वचालित बॉल इंडेंटेशन, एनीलिंग सिम्युलेटर आदि विकसित किए जा रहे हैं। यह समूह उद्योग और अन्य लोगों के साथ निकटता से बातचीत करता है ताकि उनकी समस्याओं और इन-सर्विस औद्योगिक घटकों की विफलता के विश्लेषण में मदद मिल सके।
उनके उच्च प्रदर्शन के लिए कम घनत्व वाले उच्च शक्ति वाले स्टील्स पर अनुसंधान को मिश्र धातु और माइक्रोस्ट्रक्चर डिजाइन के माध्यम से देखा जाता है। उच्च अल-कम घनत्व वाले स्टील्स में एक मजबूत चरण के रूप में एक भंगुर इंटरमेटेलिक चरण का उपयोग करने का प्रयास किया जा रहा है। इसका उद्देश्य द्वैध इस्पात को माइक्रोस्ट्रियल घटकों वाले फेराइट, ऑस्टेनाइट और इंटरमिटेलिक (कप्पा-कार्बाइड (FeMn) 3AlC, B2-FeAl, D03-Fe3Al) के बहुत ही सूक्ष्म अवक्षेप के रूप में विकसित करना है। स्टील में इंटरमेटेलिक की उपस्थिति यांत्रिक गुणों को बिगड़ती है, हालांकि, इसे नियंत्रित प्रसंस्करण द्वारा बहुत ठीक, समान रूप से वितरित इंटरमेटेलिक प्राप्त करने के लिए दूर किया जा सकता है। गुणों को बढ़ाने के लिए इंटरमेटेलिक के एक समान फैलाव की उम्मीद है।
उच्च पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, कठोरता और क्रूरता में समवर्ती वृद्धि अनिवार्य है। यह एक निरंतर शीतलन प्रक्रिया में 40 - 70nm की सीमा में इंटरलामेलर रिक्ति के साथ बल्क नैनो-पर्लिटिक स्टील विकसित करके करने का प्रयास किया जाता है। रिफाइंड इंटरलामेलर रिक्ति के साथ-साथ महीन मोतीयुक्त कॉलोनी आकार स्टील के लिए पर्याप्त प्रभाव बेरहमी के साथ उत्कृष्ट कठोरता प्रदान करता है।
माइक्रोस्ट्रक्चर इंजीनियरिंग के माध्यम से अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ ड्यूल फेज स्टील पर शोध के प्रयास चल रहे हैं। एक कोर-शेल प्रकार का माइक्रोस्ट्रक्चर नियंत्रित ऑस्टेनाइट अपघटन के माध्यम से बनाया गया था, जिसमें कोर में हार्ड मार्टेनाइट चरण और एक शेल के रूप में मार्टेनाइट के आसपास ठीक फेराइट होता है। इस तरह की सूक्ष्म संरचनाएं उच्च तनाव दर तन्यता विकृति में उच्च लचीलापन प्रदर्शित करती हैं। इंटर मार्टेंसाइट अनाज में फेराइट चैनल दरार विकास दर को मंद कर देते हैं और दरार को आसन्न मार्टेंसाइट चरण में प्रवेश करने से रोकते हैं। यह वैश्विक स्तर की क्षति की शुरुआत में देरी करता है और परिणाम गर्दन और फ्रैक्चर में आता है। यह दरार वृद्धि देरी तंत्र अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ स्तर पर स्टील में स्ट्रेन हार्डनेबिलिटी को बढ़ावा देने के लिए लगता है और डक्टिलिटी को बढ़ाता है।
उच्च एन्ट्रापी मिश्र बहुउद्देश्यीय घटक प्रणाली होते हैं जिसमें एक माइक्रोस्ट्रक्चर होता है जिसमें यादृच्छिक ठोस विलयन चरण/एस होते हैं। सीएसआईआर-एनएमएल में एचईए पर अध्ययन क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों के लिए एचईएएस के विकास और मिश्र धातुओं के विरूपण व्यवहार का अध्ययन करना है। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि ठंड के समय कुछ एचईएएस कठिन होते हैं यानी जब कमरे के तापमान की कठोरता की तुलना में -100 oC पर परीक्षण किया जाता है तो कठोरता में काफी सुधार होता है।
