В машиностроении чистые металлы используются крайне редко, так как не обеспечивают необходимых эксплуатационных свойств. Широкое применение в качестве конструкционных и инструментальных материалов нашли металлические сплавы, которые по сравнению с чистыми металлами обладают более высокой прочностью и твердостью.
Сплавы - вещества, получаемые сплавлением или спеканием двух или более компонентов. Компоненты — простые вещества (часто это химические элементы), образующие сплав. При сплавлении все компоненты сплава первоначально находятся в жидком состоянии, при спекании (порошковая металлургия) по крайней мере один из компонентов находится в твердом состоянии.
Сплавы могут представлять собой системы «металл-металл» или «металл - неметалл». Например, латуни - сплавы двух металлов — меди и цинка; стали и чугуны, наиболее распространенные в технике материалы, — это сплавы железа (металл) и углерода (неметалл).
Компоненты сплава образуют фазы — однородные части сплава, имеющие (при определенных внешних условиях) одинаковые состав, агрегатное состояние , кристаллическое строение (в твердом состоянии), свойства и поверхности раздела (границы), разделяющие фазы, при переходе через которые свойства резко меняются. Например, жидкий металл является однофазной системой. В процессе кристаллизации система состоит из двух фаз — жидкой и твердой. При этом свойства фаз значительно различаются.
Фазы образуют структуру (строение) сплава, которая характеризуется количеством, формой, размерами и расположением фаз.
Структурные составляющие сплава — это обособленные части сплава, имеющие одинаковое строение, с присущими им характерными особенностями (например, эвтектика — см. ниже 3.4.2 и рис. 3.5). Структурные составляющие могут включать несколько фаз.