Vật liệu kim loại có đặc tính kim loại thường được hình thành bởi hai hoặc nhiều nguyên tố kim loại hoặc sự cộng thêm của các nguyên tố phi kim loại khác trên cơ sở kim loại thông qua các quá trình tạo hợp kim (nóng chảy, hợp kim cơ học, nung kết, lắng đọng hơi, v.v.) được gọi là hợp kim. Nhưng hợp kim có thể chỉ chứa một nguyên tố kim loại, chẳng hạn như thép. (Thép là thuật ngữ chung cho các ferroalloys có hàm lượng cacbon từ 0,02% đến 2,00% khối lượng)
Ở đây chúng ta cần lưu ý rằng hợp kim không phải là một hỗn hợp khái niệm chung, hoặc thậm chí là một chất tinh khiết, chẳng hạn như hợp kim liên kim loại một pha. Các nguyên tố hợp kim được thêm vào có thể tạo thành các dung dịch, hợp chất rắn và tạo ra các phản ứng tỏa nhiệt hoặc tỏa nhiệt, do đó làm thay đổi kim loại. Bản chất của ma trận.
Sự hình thành hợp kim thường cải thiện tính chất của các nguyên tố. Ví dụ, độ bền của thép lớn hơn độ bền của nguyên tố cấu thành chính của nó, sắt. Các tính chất vật lý của hợp kim, chẳng hạn như mật độ, độ phản ứng, mô đun Young' s, độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt, có thể tương tự như các yếu tố cấu thành của hợp kim, nhưng độ bền kéo và độ bền cắt của hợp kim thường liên quan đến thuộc tính của các nguyên tố cấu thành. với sự khác biệt lớn. Điều này là do sự sắp xếp của các nguyên tử trong hợp kim và nguyên tố là rất khác nhau.
Một lượng nhỏ của một nguyên tố nhất định có thể có ảnh hưởng lớn đến các tính chất của hợp kim. Ví dụ, tạp chất trong hợp kim sắt từ có thể làm thay đổi tính chất của hợp kim.
Không giống như kim loại nguyên chất, hầu hết các hợp kim không có nhiệt độ nóng chảy cố định. Khi nhiệt độ nằm trong khoảng nhiệt độ nóng chảy thì hỗn hợp ở trạng thái đồng chất rắn và lỏng. Vì vậy, có thể nói nhiệt độ nóng chảy của hợp kim thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại thành phần. Xem hỗn hợp eutectic. Trong số các hợp kim phổ biến, đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm; đồng là hợp kim của thiếc và đồng, được dùng làm tượng, đồ trang trí và chuông nhà thờ. Một số loại tiền tệ sử dụng hợp kim (chẳng hạn như hợp kim niken).