โลหะผสมเหล็กที่ประกอบด้วยโมลิบดีนัมและเหล็ก โดยทั่วไปจะมีโมลิบดีนัม 50-60% ใช้เป็นสารเติมแต่งโลหะผสมในการผลิตเหล็ก เหล็กโมลิบดีนัมเป็นโลหะผสมของโมลิบดีนัมและเหล็ก การใช้งานหลักคือเป็นสารเติมแต่งสำหรับธาตุโมลิบดีนัมในการผลิตเหล็ก การเติมโมลิบดีนัมลงในเหล็กสามารถให้โครงสร้างที่มีเนื้อละเอียดสม่ำเสมอและปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง ซึ่งเป็นประโยชน์ในการขจัดความเปราะจากอุณหภูมิ ในเหล็กกล้าความเร็วสูง โมลิบดีนัมสามารถทดแทนทังสเตนบางส่วนได้ โมลิบดีนัมร่วมกับธาตุโลหะผสมอื่นๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเหล็กสเตนเลส เหล็กทนความร้อน เหล็กทนกรด เหล็กกล้าเครื่องมือ และโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษ การเติมโมลิบดีนัมลงในเหล็กหล่อจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอได้
