Серед відомих в даний час 106 елементів періодичної таблиці Менделєєва велика частина - метали.
Головним фізичним критерієм металевого стану є зміна електроопору у металів в залежності від його температурного стану. Властивостями металів є також висока міцність, пластичність і гнучкість, непрозорість і металевий блиск. Метали є полікристалічні тіла, що складаються з великого числа дрібних різноорієнтованих один по відношенню до іншого кристалів.
Всі метали поділяються на дві великі групи чорні і кольорові метали.
Чорні метали мають темно-сірий колір, велику щільність, високу температуру плавлення, відносно високу твердість і підрозділяються в такий спосіб:
а) залізні метали - залізо, кобальт, нікель, марганець;
б) тугоплавкі метали, температура плавлення яких вище, ніж у заліза (тобто вище 1539 о С);
Кольорові метали поділяються на:
а) легкі метали -беріллій, магній, алюміній, що володіють малою щільністю;
б) благородні метали-срібло, золото, метали платинової групи;
в) легкоплавкі метали - цинк, кадмій, ртуть, олово, свинець і деякі інші.
Найважливішим промисловим металом є залізо, яке в сплавах з вуглецем та іншими елементами належить до групи чорних металів.
У техніці залізо застосовується у вигляді сплавів.
Сплавом називається речовина, отримане переплавлені двох або більше елементів і являють собою як механічну суміш компонентів, так і хімічна сполука.
Механічна зв'язок двох компонентів А і Б утворюється тоді, коли вони не здатні до взаємного розчинення в твердому стані.
При цих умовах сплав буде складатися з кристалів А і Б (рисунок 1), що виявляються при дослідженні під мікроскопом полірованих і протравленого в спеціальних травителях шлифов. Як приклад можна привести наявність вільно виділився вуглецю (А) в суцільний матриці заліза (В).
Малюнок 1 - Сплав під мікроскопом
Хімічна сполука утворюється при взаємному розчиненні одного елемента в іншому при високих температурах з подальшим отриманням твердих розчинів.
Тверді розчини є однофазними, що складаються з одного виду кристалів, мають одну кристалічну решітку, на відміну від хімічної сполуки твердий розчин існує не при певному стані компонентів, а в інтервалі концентрацій.
Елементом, що надає найбільший вплив на властивості чорних металів, є вуглець і в залежності від його змісту утворюється сталь або чавун. Чавуном називається сплав, який містить більше 2,14% вуглецю, сталлю-2,14% і менше. Якщо в стали міститься 0,6-2,14% вуглецю, то її називають високовуглецевого, при утриманні ≤ 0,25% -нізкоуглеродістой. Крім вуглецю в стали в невеликій кількості міститься марганець, кремній, фосфор і сірка.
Легована сталь може містити крім названих та інші елементи.