Az ötvözet a fémek szilárd oldata, ami a következő anyagokból tevődik össze: alapfém: pl. vas, alumínium, ötvözőanyagok: amelyek kedvezően befolyásolják az alapfém tulajdonságait pl. a vas esetében a szén, nikkel, kísérőanyagok: az ötvözetben kis mennyiségben vannak jelen és nem változtatják meg jelentősen az ötvözet tulajdonságát, szennyezőanyagok: az előállítás, illetve az ötvözés során kerülnek az oldatba és annak tulajdonságát kedvezőtlenül befolyásolják. A hőkezelés speciális eljárás, melynek során a hőmérséklet változtatásával és a lehűtés sebességével a legtöbb anyag tulajdonsága változtatható. A fémeket két nagy csoportba lehet sorolni: vasfémek és ötvözetei, nemvas fémek és ötvözeteik.
A vasfémek főbb csoportjai: Sűrűség szerint: könnyűfémek (5000 kg/m 3 alatt), nehézfémek (5000 kg/ m 3 felett). Szín szerint: fekete fémek: pl.: vas, mangán, színes és fehér fémek: pl.: réz, ón, ólom. Olvadáspont szerint: alacsony: 1073 K (800 C) alatt pl.: ón, cink, magas: 1073 és 2273 K (800-2000 C) között pl.: vas, réz, arany nagyon magas: magasabb mint 2273 K (2000 C felett) pl.: wolfram
Kémiai ellenállóképesség szerint: nemes fémek: pl.: ezüst, platina, arany, nem nemes fémek: pl.: vas, alumínium, nikkel. A vas tulajdonságai: A vas ezüstfehér színű fém, olvadáspontja 1812 K (1539 C), sűrűsége 7870kg/m 3 A színvas kis szilárdságú, igen lágy, mágnesezhető fém. A természetben érc formájában fordul elő: mágnesvasérc (magnetit, Fe 3 0 4 ), vastartalma 60-70%, vörösvasérc (hematit, Fe 2 0 3 ), vastartalma 50-60%, banavasérc (limonit, 2Fe20 3 +3Fl20), a vörösvasérctől csak kötött víztartalmában különbözik, vastartalma 25-50%, vaspát (sziderit, FeC0 3 ), vastartalma 30-40%, egyéb ipari anyagok gyártásának mellékterméke pl. timföldgyártásnál fennmaradó vörösiszap, mely kb. 20% vasat tartalmaz.
A vas előállítása koksz segítségével kohókban történik, amely egyben a vas legjelentősebb ötvözője is. A nyersvasak és fontosabb jellemzőik: szürke nyersvas: nagy széntartalma (3,5-4,5%) miatt a törete szürke, szilárdsága kicsi, viszont kevésbé rideg, jól önthető és forgácsolható, az öntödék dolgozzák fel. fehér nyersvas: nagy mangántartalma (1,5-4%) miatt a törete ezüstösen fehér. Öntéskor nehezen folyik, megdermedve nagyon rideg és törékeny. Az acélgyártás kiindulási anyaga. a feles nyersvas átmenetet képez a szürke és a fehér nyersvas között. Mangán és szilícium tartalma is 1% körül van. A belőle készült öntvény kérge fehér tőretű, a belső mag szürke töretű, tehát elég szívós. Nemvas fémek A mezőgazdasági gépészet feltételeit a vasfémek nem tudják kielégíteni, ezért számos helyen alkalmaznak nemvas fémeket, amelyek a következő két csoportba sorolhatók: színesfémek és ötvözeteik, könnyűfémek és ötvözeteik.
Színesfémek és ötvözeteik A leggyakrabban alkalmazott színesfémek: Réz Ón Ólom, Horgany A réz (Cu) és ötvözetei A réz vörös színű lágy fém, olvadáspontja 1356 K (1083 C), sűrűsége 8900 kg/m 3. Természetben ércei formájában van jelen. Előállítása érceiből pörköléssel, majd kohósítás után elektrolízissel történik. A réz a hőt és az elektromos áramot igen jól vezeti. Rosszul önthető, de nagy alakíthatóságánál fogva képlékenyen hengerelhető, húzható.
A légköri vegyi hatásokkal szemben ellenálló. A felületén keletkező réteg (patina) megvédi a további korróziótól. Keménysége hőkezeléssel változtatható, felhevítés utáni hirtelen hűtés hatására lággyá, lassú hűtéssel pedig keménnyé válik. Jó hő- és elektromos vezető A gépészetben használatos legfontosabb rézötvözetek a sárgaréz és a különféle bronzok. A sárgaréz A sárgaréz réz (Cu) és horgany (Zn) ötvözete, tulajdonsága az óntartalomtól függ. A sárgarezek a légköri hatásokkal szemben ellenállóak, jól önthetők és polírozhatók.
A sárgaréz tartalmazhat még ötvözőként: ezüstöt (Ag): ezt az ötvözetet forrasztott kötések hozaganyagaként használják, az ötvözetet ezüst forrasznak nevezik, nikkelt (Ni): az ötvözetet alpakkának nevezik, hidegen jól alakítható, korrózióálló, a fényét megtartja. Gyakrabban alkalmazott bronzok: ónbronzok: réz (Cu) és az ón (Sn) ötvözete, tulajdonsága óntartalomtól függ, 1 amely szerint lehetnek: érem-, gép-, csapágy- és harangbronzok (3. ábra), alumíniumbronz: réz (Cu) és alumínium (Al) ötvözete, acélt megközelítő szilárdságú és korrózióálló, foszforbronz: rézből (Cu) és foszforból (P) áll, kopásálló, jó vezető ólombronz: nagy részben rezet (Cu) és ólmot (Pb) tartalmaz, kis mennyiségben ón (Sn) és nikkel (Ni) is megtalálható benne.
Az ón (Sn) és ötvözetei Az ón ezüst színű, lágy fém, olvadáspontja 505 K (232 C), sűrűsége: 7265 kg/m 3 A tiszta ón más fémek bevonására is alkalmas. Ötvözetei: réz: jellemzői a réznél ismertetettek, ólom: az ólom mennyiségétől függően változik a tulajdonságuk. Kis ólomtartalom esetén színe fehér, innen kapta a fehérfém elnevezést. Alkalmazási területe: a lágyforrasztott kötések hozaganyaga, valamint az ónalapú csap ágyfémek anyaga. Az ólom (Pb) és ötvözetei: Az ólom kékesszürke színű, lágy fém, olvadáspontja 600 K (327 C), sűrűsége 11340 kg/m 3. Kénsavval szemben ellenálló, viszont a szerves savak oldják. Jól önthető, forrasztható, hegeszthető, hidegen, melegen jól alakítható anyag. Az ólom és vegyületei mérgezőek!
A horgany (Zn) és ötvözetei A horgany kékesfehér színű, korrózióálló, rideg fém, olvadáspontja 689 K (419 C), sűrűsége: 7140 kg/m 3 \ A tiszta horgany más fémek bevonására is alkalmas. Ötvözetei közül a legjelentősebb a spiáter, ami horgany, alumínium és réz ötvözete. A könnyűfémek és ötvözeteik: A műszaki életben legfontosabb könnyűfémek: az alumínium (Al), a magnézium (Mg) és a titán (Ti). Az alumínium és ötvözetei: Az alumínium ezüstfehér színű fém, olvadáspontja 931 K (658 C), sűrűsége 2700 kg/m 3.
A természetben érc formában van, legjelentősebb érce a bauxit, ami alumíni- um-oxidot (AFO3) és egyéb vegyületeket (meddő anyagokat) tartalmaz. Fő ötvözők szerinti csoportosítás: dural: alumínium és réz, hidronálium: alumínium és magnézium, szilumin: alumínium és szilícium. Dural ötvözetek: duralumínium (Al-Cu-Mg): ha magnéziumot is tartalmaz. Az ötvözet alumíniumötvözetek között a legszilárdabb, rosszul önthető és nem korrózióálló. Y fémek (Al-Cu-Ni): ha nikkelt is tartalmaz. Jól önthető, képlékenyen alakítható, de nem korrózióálló. A járműiparban motoralkatrészek (pl. hengerfej, dugattyú) készítésére is használják.
Hidronálium ötvözetek A magnézium mellett számos ötvöző javítja az anyag tulajdonságait. Al-Mg-Mn: a mangán növeli a korrózióállóságot Al-Mg-Si: képlékenyen jól alakítható, korrózióálló, nagy a szakítószilárdsága. Jelentős felhasználója a járműipar. Szilumin ötvözetek Az alumínium és a szilícium ötvözetek jól önthetők, jól hegeszthetők és a kémiai hatásoknak is ellenállnak. A magnézium a szakítószilárdságot és az önthetőséget javítja.
A magnézium (Mg) és ötvözetei: A magnézium ezüstfehér színű fém, olvadáspontja 923 K (650 C), sör 1740 kg/m 3. fő ötvözője az Al, járult ötvözői a Mn (korrózióállóságot javítja) és a Zn (szilárdságot növeli). A titán és ötvözetei: titán ezüst színű fém, olvadáspontja 2073 K (1800 C), sűrűsége 4500 kg/m 3. A titán ötvözeteket a kis sűrűségük, nagy szakítószilárdságuk és jó korrózióállóságuk miatt a sugárhajtóművek és a rakéták készítésére is használják.
A titán és ötvözetei: ezüst színű fém, olvadáspontja 2073 K (1800 C), sűrűsége 4500 kg/m 3. felületén tömör oxidhártya keletkezik, ami megvédi a további oxidációtól, a természetben érc formában van jelen, amit kohászati úton dolgoznak fel. Tulajdonságait ötvözéssel javítják, ezek közül az alumínium és a vanádium (V) a legjelentősebb. Nem fémes anyagok: az ipar és a mezőgazdaság jelentős mennyiségű nem fémes anyagot is felhasznál. A felhasználási területet két részre lehet bontani: gépészet, építészet.