A.- X._ S.A. est une entreprise de fabrication et de montage de machines, d'appareils et d'articles en tôle et en acier inoxydable.
Dès le premier septembre 1996, F._, palefrenier de formation, a travaillé pour X._ S.A. en qualité d'aide tôlier-serrurier non qualifié. Le contrat écrit du 23 septembre 1996 prévoyait un salaire mensuel brut de 3'500 fr., allocations familiales non comprises, versé douze fois l'an. La durée hebdomadaire du travail était fixée à quarante heures. Il était précisé que les parties n'étaient soumises à aucune convention, les dispositions légales en vigueur étant les seules applicables.
Durant son activité, F._ a perçu un salaire brut total de 22'607 fr. de septembre 1996 à décembre de la même année, dont 600 fr. de gratifications et 1'040 fr. d'allocations familiales; en 1997, son salaire annuel brut s'est élevé à 69'106 fr., somme comprenant les heures supplémentaires, une gratification de 925 fr. et les allocations familiales; en 1998, il a touché 65'638 fr., dont 3'900 fr. d'allocations familiales et, en 1999, une somme brute de 57'025, 80 fr. plus 5'450 fr. d'allocations familiales.
Dès le 27 août 1999, F._ a été en incapacité totale de travailler en raison d'un accident au cours duquel il s'est coupé le doigt.
Par courrier du 29 novembre 1999, X._ S.A. a signifié à F._ son licenciement avec effet au 31 janvier 2000. Celui-ci n'a pas contesté son congé et a perçu son salaire jusqu'à cette dernière date.
Le 12 janvier 2000, le Syndicat de l'Industrie et du Bâtiment, agissant pour le compte de F._, a réclamé à X._ S.A. divers montants. Celle-ci n'a accepté que de verser une somme de 164, 25 fr. représentant un solde d'allocations familiales et un complément d'heures supplémentaires.
B.- Le 28 avril 2000, F._ a introduit une action en justice à l'encontre de X._ S.A., concluant au paiement par cette dernière de la somme de 14'361, 98 fr., dont 14'186, 48 fr. à titre de treizièmes salaires dus pour les années 1996 à 1999, sous déduction des gratifications payées, et 175, 50 fr. en compensation d'un jour de congé non pris.
Par jugement du 29 juin 2000, le Président du Tribunal civil de l'arrondissement de Y._ a rejeté la demande de F._, avec suite de dépens. S'agissant des prétentions liées aux treizièmes salaires, le juge a considéré que l'action était infondée, car le travailleur avait obtenu des montants supérieurs aux minima prévus par la convention collective de travail applicable, même si le contrat ne prévoyait pas de treizième salaire.
Par arrêt du 31 janvier 2001, la Chambre des recours du Tribunal cantonal vaudois a rejeté le recours formé par F._ et confirmé le jugement du 29 juin 2000, avec suite de dépens.
C.- Contre l'arrêt du 31 janvier 2001, F._ (le demandeur) interjette un recours en réforme au Tribunal fédéral. Il conclut, avec suite de frais et dépens, principalement à l'admission du recours et à la réforme de l'arrêt attaqué en ce sens que X._ S.A. est sa débitrice de la somme de 14'186, 50 fr. représentant l'allocation de fin d'année de 1996 à 1999, sous déduction des charges sociales et conventionnelles. Il requiert, à titre subsidiaire, l'annulation de l'arrêt du 31 janvier 2001.
X._ S.A. (la défenderesse) propose le rejet du recours.
Parallèlement à son recours en réforme, F._ a également formé un recours de droit public au Tribunal fédéral contre l'arrêt du 31 janvier 2001.

Considérant en droit :
1.- Selon l'art. 57 al. 5 OJ, lorsque la décision attaquée est en même temps l'objet d'un recours en réforme et d'un recours de droit public, il est sursis en règle générale à l'arrêt sur le premier recours jusqu'à droit connu sur le second. Il peut toutefois être dérogé à ce principe, notamment lorsque le recourant invoque dans son recours de droit public une violation du droit fédéral qui pourrait être retenue dans l'examen du recours en réforme, ce qui rendrait le premier sans objet et même irrecevable eu égard à sa subsidiarité (<ref-ruling> consid. 1; <ref-ruling> consid. 1; Jean-François Poudret, COJ II, Berne 1990, art. 57 OJ no 5 p. 464).
En l'espèce, le demandeur a déposé un recours de droit public pour se plaindre d'arbitraire dans l'appréciation des preuves et dans l'établissement des faits. Il reproche d'une part à la Chambre des recours de ne pas avoir tenu compte de ses heures supplémentaires en établissant le salaire minimal auquel il aurait eu droit en vertu de la Convention collective de travail du 15 décembre 1994 de la serrurerie et construction métallique du canton de Vaud (ci-après: CCT); d'autre part, il lui fait grief d'avoir omis de prendre en considération une augmentation de 1,2 % prévue par la CCT lors du calcul de son salaire horaire pour 1998 et 1999. Ces critiques concernent la façon dont l'autorité cantonale a appliqué et interprété la CCT précitée, qui a fait l'objet d'une décision d'extension (arrêté du Conseil d'Etat du 3 septembre 1997 in FAO vaud. du 31 octobre 1997), valable jusqu'au 31 décembre 1999 (arrêtés du Conseil d'Etat du 11 janvier et 4 août 1999 in FAO vaud. du 12 mars et du 19 octobre 1999). Or, les conventions collectives de travail dont le champ d'application a été étendu, que ce soit par le Conseil fédéral ou, comme en l'espèce, par une autorité cantonale, renferment du droit privé fédéral (<ref-ruling> consid. 1, confirmé in arrêt du Tribunal fédéral non publié du 26 septembre 2000 dans la cause F. contre X. SA, consid. 3b; Schönenberger/Vischer, Commentaire zurichois, <ref-law> no 144; Jean-Fritz Stöckli, Commentaire bernois, <ref-law> no 88). Par conséquent, comme le souligne pertinemment la défenderesse, les griefs soulevés portent sur des questions de droit fédéral qui peuvent être revues en instance de réforme, de sorte que, si le recours en réforme déposé parallèlement devait être admis, le recours de droit public perdrait alors son objet, pour autant qu'il puisse être considéré comme recevable.
Dans ce contexte, il convient, en dérogation à la règle de l'art. 57 al. 5 OJ, d'examiner en premier lieu le recours en réforme.
2.- a) Interjeté par le travailleur qui a succombé dans ses conclusions en paiement à l'encontre de son employeur, le recours porte sur une contestation civile dont la valeur litigieuse atteint le seuil de 8'000 fr. (art. 46 OJ) et est dirigé contre un jugement final rendu en dernière instance cantonale par un tribunal supérieur (art. 48 al. 1 OJ).
Déposé en temps utile compte tenu des féries (art. 34 al. 1 let. b et 54 al. 1 OJ) et dans les formes requises (art. 55 OJ), il est donc en principe recevable.
b) Dans la présente procédure, le demandeur ne remet plus en cause le refus de lui allouer le montant réclamé en compensation d'un jour de congé qu'il n'aurait pas pu prendre durant son activité. Cette question ne sera donc pas revue (art. 55 al. 1 let. b et c OJ).
3.- Le litige porte exclusivement sur le point de savoir si le demandeur peut exiger de son employeur l'octroi d'une indemnité de fin d'année pour la période allant de 1996 à 1999, en application de la CCT.
Le tribunal cantonal a rejeté les prétentions du demandeur après avoir procédé à une comparaison entre le salaire effectif gagné par le travailleur entre 1996 et 1999, sans les heures supplémentaires, et le salaire minimal que celui-ci aurait touché en vertu de la CCT. Dès lors que la rémunération globale effectivement reçue par le demandeur durant cette période était supérieure à celle découlant de la CCT, y compris l'allocation de fin d'année dont le demandeur entendait se prévaloir, il a été considéré que le travailleur avait bénéficié de conditions salariales plus avantageuses que celles prévues par la CCT. Il ne pouvait donc prétendre à l'indemnité de fin d'année réservée par la CCT, même si son contrat ne la prévoyait pas.
4.- Invoquant une violation de l'<ref-law> et de l'art. 43 ch. 1 CCT, le demandeur soutient tout d'abord que l'allocation de fin d'année de 8,33 % prévue par la CCT devait lui être versée, indépendamment du fait que son salaire annuel aurait pu excéder le minimum conventionnel.
a) La CCT, entrée en vigueur le 1er janvier 1995 (art. 61 ch. 1 CCT), a fait l'objet d'une décision d'extension, prorogée jusqu'au 31 décembre 1999 (cf. supra consid. 1). Dès lors que ses clauses étendues s'appliquent aux rapports de travail entre les employeurs qui notamment vouent leur activité principale au travail des métaux et les travailleurs d'exploitation de ces entreprises (cf. art. 3 arrêté d'extension du 3 septembre 1997 in FAO vaud. du 31 octobre 1997), il n'est à juste titre pas contesté que les parties étaient soumises à ce texte de 1996 à 1999.
b) L'<ref-law> prévoit qu'en tant qu'ils dérogent à des clauses impératives, les accords entre employeurs et travailleurs liés par la convention sont nuls et remplacés par ces clauses; toutefois, les dérogations stipulées en faveur des travailleurs sont valables. Le principe du caractère impératif des dispositions collectives est ainsi limité par celui de la clause la plus favorable, qui revient à déterminer si les conditions faites au travailleur par un règlement individuel sont plus avantageuses que celles de la CCT (cf. Ullin Streiff/Adrian von Kaenel, Leitfaden zum Arbeitsvertragsrecht, 5e éd. Zurich 1992, <ref-law> no 3).
Selon la jurisprudence, il ne faut pas, lors de cet examen, comparer les deux accords de manière globale, mais par secteurs (Gruppenvergleich), ce qui revient à mettre en relation étroite les dispositions de la CCT et celles figurant dans le contrat individuel de travail concernant le même sujet (cf.
<ref-ruling> consid. 2a/aa p. 155 et les références citées).
En revanche, les clauses ne se rapportant pas au même secteur doivent être envisagées isolément (cf. arrêt du Tribunal fédéral du 3 octobre 1994 dans la cause B. contre C.
publié in SJ 1995 p. 813, consid. 1b/aa).
En l'espèce, l'autorité cantonale, procédant à l'examen de la clause la plus favorable, a considéré que les exigences salariales minimales de la CCT et l'allocation annuelle de 8,33 % formaient un tout; elle les a donc mises en parallèle avec le salaire effectivement versé au demandeur en vertu de son contrat de travail. Pour que cette comparaison soit admissible, il faut cependant que ces clauses relèvent du même secteur.
c) Comme les dispositions fixant un salaire minimal et celles prévoyant une allocation de fin d'année ont un effet direct dans les relations entre l'employeur et le travailleur (art. 356 al. 1 et 357 CO), il s'agit de clauses normatives qu'il convient d'interpréter selon les mêmes principes que ceux régissant les textes de loi (<ref-ruling> consid. 2a et les références citées). Selon la jurisprudence constante, la loi s'interprète en premier lieu selon sa lettre.
Les autorités chargées de son application sont liées par un texte clair qui ne prête pas à discussion, pour autant qu'il n'aille pas à l'encontre du sens véritable de la norme.
Il est ainsi admissible, voire obligatoire, de s'écarter d'un texte clair, lorsque des raisons objectives permettent de penser que celui-ci ne correspond pas à la portée véritable de la disposition. De telles raisons peuvent découler de l'élaboration de la norme, de son esprit et de son but, ou de ses liens avec d'autres dispositions. Il est également possible de déroger au texte de la loi, lorsque son interprétation conduit à un résultat que le législateur ne peut avoir voulu (<ref-ruling> consid. 2b; <ref-ruling> consid. 4 et les arrêts cités).
d) L'allocation de fin d'année que cherche à obtenir le demandeur est traitée à l'art. 43 de la CCT. Cette disposition prévoit notamment qu'"en fin d'année, le travailleur a droit à une allocation, versée directement par l'employeur, de 8,33 %" (ch. 1), mais sans indiquer sur quelle base l'indemnité de 8,33 % doit être calculée. L'art. 43 CCT ne contient d'ailleurs aucun renvoi aux dispositions de la convention fixant le salaire. A son ch. 5, il indique que "l'employeur ayant accordé précédemment une allocation de fin d'année (treizième salaire) ou une gratification peut imputer ces prestations au droit prévu à l'alinéa 1". Il en découle que les auteurs de la convention n'entendaient pas assimiler l'allocation de 8,33 % à un treizième salaire. Cette volonté de séparer l'allocation annuelle des questions salariales se déduit également de la systématique de la CCT. Le salaire n'est pas régi au même chapitre que l'allocation de 8,33 % :
alors que celle-ci figure au chapitre V "Allocations et prestations sociales", avec notamment les dispositions relatives aux allocations familiales, de mariage et de naissance, le salaire est réglementé au chapitre IV "Conditions d'emploi".
En outre, le système salarial prévu par la CCT ne fait aucune référence au versement d'une allocation de fin d'année.
L'art. 35 CCT consacré aux salaires répartit les travailleurs en sept classes salariales (ch. 1) et renvoie, pour leur fixation, à un accord sur les salaires, négocié chaque année et qui fait partie intégrante de la convention (ch. 4). Cet accord détermine le salaire minimal par heure pour les catégories de travailleurs mentionnées à l'art. 35 CCT et prévoit les augmentations, mais sans jamais faire allusion au versement de l'allocation de fin d'année prévue à l'art. 43 CCT.
L'interprétation littérale et systématique de la CCT laisse par conséquent apparaître que l'allocation annuelle de 8,33 % est indépendante de la fixation du salaire. Cette garantie, qui se situe dans le chapitre consacré aux allocations et prestations sociales, doit être considérée comme celles-ci. Or, il ne viendrait pas à l'idée de refuser à un travailleur les allocations familiales prévues par la CCT, au motif que son salaire annuel a dépassé les minima fixés conventionnellement.
Le même raisonnement s'applique à l'allocation de fin d'année de 8,33 %. Elle a été conçue comme une prestation offerte en plus du salaire à tous les travailleurs, peu importe que leur rémunération dépasse le minimum garanti par la CCT.
Il ne s'agit donc pas d'une composante du salaire qui lui serait intrinsèquement liée, comme le versement d'un pourcentage calculé en fonction des prestations qui s'ajoute à un salaire fixe (cf. <ref-ruling>), de sorte que l'autorité cantonale devait envisager isolément cette allocation annuelle dans l'application du principe de la clause la plus favorable.
Dès lors qu'il ressort des faits retenus, d'une manière qui lie le Tribunal fédéral en instance de réforme (art. 63 al. 2 OJ), que les parties n'ont pas prévu contractuellement le versement d'une telle allocation ou d'une indemnité équivalente, la CCT apparaît plus favorable au recourant.
Celui-ci est par conséquent en droit de se prévaloir de l'application de l'art. 43 CCT (<ref-law>), contrairement à ce qu'a retenu l'autorité cantonale.
Le recours doit ainsi être admis, sans qu'il soit nécessaire de se demander si la Chambre des recours a violé le droit fédéral, voire commis des inadvertances manifestes et des fautes de calcul, comme le prétend le demandeur, en considérant que le montant reçu par celui-ci était globalement supérieur au salaire minimal garanti par la CCT, y compris l'allocation de 8,33 %.
5.- Il reste à déterminer quels sont les montants auxquels le demandeur peut prétendre à titre d'allocation de fin d'année entre 1996 et 1999.
a) Comme les dispositions de la CCT permettant de trancher cette question ont été étendues, elles renferment du droit privé fédéral (cf. supra consid. 1). Le Tribunal fédéral peut donc les appliquer d'office (art. 63 al. 1 et 3 OJ), même si leur contenu n'a pas été constaté dans l'arrêt attaqué (arrêt du Tribunal fédéral non publié du 26 septembre 2000, op. cit. , consid. 3b in fine).
b) Selon l'art. 43 ch. 1 CCT, le travailleur a droit, en fin d'année, à une allocation, versée directement par l'employeur, de 8,33 %. Même si le montant qui sert de référence n'est pas expressément indiqué, la lecture de l'art. 43 CCT permet d'en déduire qu'il s'agit du salaire annuel. Dès lors que la fonction de la convention collective de travail est de protéger les travailleurs en leur conférant seulement des garanties minimales (cf. Manfred Rehbinder, Schweizerisches Arbeitsrecht, 14e éd., Berne 1999, p. 233), le demandeur ne peut obtenir, en vertu de la CCT, une allocation calculée sur la base du salaire annuel qu'il a effectivement perçu, y compris les heures supplémentaires. Il a seulement droit à une allocation de 8,33 % du salaire annuel minimal garanti par la CCT. Comme le demandeur a travaillé quatre mois en 1996, il doit recevoir une allocation calculée au prorata de son activité durant cette année-là (cf. art. 43 ch. 3 CCT), puis une allocation complète de 1997 à 1999.
Enfin, selon l'art. 43 ch. 5 CCT, l'employeur ayant accordé précédemment un treizième salaire ou une gratification peut imputer ces prestations sur l'allocation de 8,33 %, de sorte qu'il faudra déduire des montants obtenus sur la base de l'art. 43 CCT les gratifications touchées par le demandeur de 1996 à 1999.
c) En tant qu'aide tôlier-serrurier, le demandeur appartient à la classe de salaires 1.1 prévue à l'art. 35 CCT, ce qui n'est pas contesté. Il ressort de l'Accord sur les salaires 1997, qui fait partie intégrante de la CCT (art. 35 ch. 4 CCT in FAO vaud. du 31 octobre 1997), que le salaire horaire minimal pour cette classe était de 18,60 fr. en 1997, montant qui n'avait pas été augmenté par rapport à 1996. La durée annuelle du travail en 1996 et 1997 étant de 2184 heures (art. 32 ch. 1 CCT), le salaire annuel minimal selon la CCT se montait ainsi à 40'622, 40 fr. pour ces deux années. A partir du 1er janvier 1998, un nouvel accord sur les salaires a été conclu (avenant no 1 à la CCT; arrêté du Conseil d'Etat du 15 juillet 1998). Ce texte a introduit une augmentation des salaires de tous les travailleurs d'exploitation de 0,5 % dès janvier 1998 (ch. 1) et a fait passer la durée annuelle du travail de 2184 à 2158 heures (ch. 3). Il était en outre stipulé que la diminution de la durée du travail entraînerait, en plus de la compensation du renchérissement, une augmentation des salaires de 1,2 % des travailleurs rétribués à l'heure (ch. 4). Comme le temps de travail a été réduit dans une proportion de 1,2 %, l'accroissement des salaires prévu au ch. 4 de cet accord a seulement permis de maintenir un salaire de base identique à celui des années précédentes. Contrairement à ce que soutient le demandeur, l'augmentation salariale réelle n'a donc été que de 0,5 % pour 1998. Il en résulte que la rémunération annuelle minimale se montait, cette année-là, à 40'622, 40 plus l'augmentation de 0,5 %, soit à 40'825, 50 au total. Pour 1999 en revanche, la Cour de céans n'est pas en mesure de calculer le salaire annuel minimal en vertu de la CCT, dès lors que l'autorité cantonale, reprenant le jugement de 1ère instance, a déclaré ignorer si un accord salarial était intervenu cette année-là. De plus, les constatations de fait figurant dans l'arrêt entrepris sont insuffisantes s'agissant des gratifications qu'aurait pu percevoir le demandeur en 1998 et en 1999 dont on a vu qu'elles devaient être déduites de l'allocation annuelle de 8,33 % (cf.
supra let. b in fine). En effet, s'il a été retenu que le demandeur avait reçu 600 fr. en 1996 et 925 fr. en 1997 à titre de gratification, on ne sait pas ce qu'il en a été les deux années suivantes.
Dans ces circonstances, il convient d'annuler l'arrêt attaqué et de renvoyer l'affaire à l'autorité cantonale, en application de l'art. 64 al. 1 OJ, pour qu'elle complète le dossier et qu'elle fixe les montants dus au travailleur au titre de l'allocation annuelle de 8,33 % durant la période allant de septembre 1996 à décembre 1999, conformément aux principes énumérés ci-dessus.
6.- Bien qu'elle succombe, la défenderesse n'aura pas à supporter les frais de la procédure fédérale, laquelle est gratuite, puisque la valeur litigieuse, selon la prétention du demandeur à l'ouverture de l'action (<ref-ruling> consid. 5b p. 41; <ref-ruling> consid. a), ne dépasse pas 30'000 fr. (art. 343 al. 2 et 3 CO; RO 2001 p. 1048). En revanche, elle devra payer au demandeur une indemnité à titre de dépens, conformément à l'art. 159 al. 1 OJ.

Par ces motifs,
le Tribunal fédéral :
1. Admet le recours, annule l'arrêt attaqué et renvoie la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants;
2. Dit qu'il n'est pas perçu de frais;
3. Dit que la défenderesse versera une indemnité de 2'000 fr. au demandeur à titre de dépens;
4. Communique le présent arrêt en copie aux mandataires des parties et à la Chambre des recours du Tribunal cantonal vaudois.
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Lausanne, le 16 novembre 2001 ECH
Au nom de la Ie Cour civile
du TRIBUNAL FÉDÉRAL SUISSE:
Le Président,
La Greffière,