1. Wpływ pierwiastków na własności stali:

Cr - pierwiastek ferrytotwórczy, bardzo dobra twardość, wytrzymałość, granica plastyczności, podatność na azotowanie, odporność na korozję, bardzo niska krytyczna szybkość chłodzenia.

Mn - pierwiastek austenitotwórczy, bardzo dobre wydłużenie, dobra wytrzymałość, bardzo zła skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną, twardość

Co - pierwiastek austenitotwórczy, bardzo dobra odporność na zużycie, żarowytrzymałość, krytyczna szybkość chłodzenia, zła skrawalność, wydłużenie, przewężenie.

Ni - pierwiastek austenitotwórczy, bardzo dobra żarowytrzymałość, udarność, przewężenie, wydłużenie, odporność na korozję, bardzo zła skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną, twardość.

W - pierwiastek ferrytotwórczy, bardzo dobra odporność na zużycie, żarowytrzymałość, dobra twardość, wytrzymałość, granica plastyczności, bardzo zła skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną, złe wydłużenie, przewężenie.

Mo - pierwiastek ferrytotwórczy, bardzo dobra odporność na korozję, odporność na zużycie, żarowytrzymałość, dobra twardość, wytrzymałość, granica plastyczności, zła skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną, przewężenie, wydłużenie.

2. Stale narzędziowe - stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną przy narzędziach mało odpowiedzialnych oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączone z odpowiednią obróbką cieplną w przypadku odpowiedzialnych narzędzi.

a) stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno - są stosowane na narzędzia nieosiągające w czasie pracy temperatury wyższej niż 200°C. Stale stopowe do pracy na zimno w porównaniu ze stalami narzędziowymi niestopowymi wykazują podwyższoną hartowność, powodowaną głownie zwiększonym stężeniem Mn, Cr, a w niektórych gatunkach także W, V i Ni. Stale te poddawane są hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu.

b) stal narzędziowa stopowa do pracy na gorąco - stosowana jest na narzędzia do obróbki plastycznej na gorąco i do budowy form odlewniczych narażonych na bardzo wysokie temperatury w czasie pracy. Stale te są stosowane na narzędzia pracujące w zakresie temperatury 250-700°C. Osiąga się to poprzez zastosowanie wolframu i molibdenu jako dodatków stopowych nawet do 8-10%. W stalach tych stężenie węgla jest ograniczone do ok. 0,3-0,6%. Wynika to z konieczności zapewnienia tym stalom wymaganej odporności na zmęczenie cieplne i obciążenia dynamiczne. Obróbka tych stali zaczyna się od wyżarzania zmiękczającego, później stal jest hartowana, a na końcu poddawana jest odpuszczaniu.

c) stal szybkotnąca - używana jest do wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem przy dużych prędkościach skrawania. Wymaga się od nich zachowania twardości i kształtu, aż do temperatury +600°C. Cechę tę realizuje się przez zastosowanie dodatków stopowych - węgla, chromu, wolframu, wanadu, molibdenu, a w niektórych gatunkach także i kobaltu oraz odpowiednią obróbkę cieplną. Obróbka cieplna zaczyna się od odprężania w temp. ok. 600-650°C, później następuje hartowanie z kilkukrotnym podgrzewaniem, a następnie mają miejsce dwa lub więcej odpuszczania (każde trwające ok. 2h)

3. Stale stopowe do:

a) azotowania - Cechują się bardzo twardą i odporną na ścieranie warstwą wierzchnią, oraz rdzeniem o dużej wytrzymałości przy możliwe dużej ciągliwości. Obróbka cieplna stali do azotowania polega na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu, po którym następuje szlifowanie wykończające powierzchni przewidzianych do nasycenia azotem i operacji końcowej jakim jest azotowanie.

b) nawęglania - Nawęglanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Do nawęglania używa się stali niskowęglowej by podnieść twardość powierzchni. Cechują się dobrą skrawalnością, odpornością na przegrzanie, mała skłonnością do odkształceń podczas obróbki cieplnej, dużą ciągliwością rdzenia.

4. Stale o szczególnych własnościach:

a) stale żaroodporne i żarowytrzymałe - Żaroodporność to odporność stopu na działanie czynników chem. w temp. pow. 550°C. Żaroodporność jest ściśle związana ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny. Zgorzelina powinna stanowić ciągłą warstwę, dokładnie przylegającą do metalicznego rdzenia, co utrudnia dyfuzję utleniacza i jonów metalu. Wymagania te spełniają niskowęglowe stale o jednofazowej strukturze ferrytu lub austenitu, o dużym stęż. Cr i Ni oraz dodatku Si i Al. Żarowytrzymałość to odporność stopu na odkształcenia, z czym wiąże się zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych w temp. pow. 550°C. Żarowytrzymałość jest uzależniona głównie od odporności na pełzanie. Dużą żarowytrzymałość wykazują stale o strukturze austenitycznej.

b) odporne na korozję - są odporne na działanie środowisk korozyjnych, które prowadzą do utleniania się metali lub stopów metali. Aby zapobiegać korozji stosuje się: -dobór składu chem. stopów do pracy w warunkach korozyjnych; -ochronę anodową; -ochronę katodową; -powłoki i warstwy ochronne; -ograniczenie oddziaływania środowiska korozyjnego. Można dokonać podziału stali odpornych na korozję ze względu na: -skład chemiczny (wysokochromowe, chromowo-niklowe, chromowo-niklowo-manganowe); -strukturę (ferrytyczne, martenzytyczne, martenzytyczne umacniane wydzieleniowo, austenityczne, ferrytyczno-austenityczne [DUPLEX])

c) odporne na ścieranie - stal ta wykazuje dobrą obrabialność i cechuje się dużą skłonnością do umocnienia w wyniku zgniotu. Ma strukturę austenityczną

d) stale typu maraging - jest to rodzaj stali, w którym podstawowym mechanizmem umacniania jest wydzielanie faz międzymetalicznych w osnowie typu martenzytycznego z końcowym procesem starzenia. Stale tego typu zachowują dobre właściwości plastyczno-wytrzymałościowe w szerokim zakresie temperatur pracy.

5. Aluminium i jego stopy

Aluminium krystalizuje w sieci A1, cechuje się duża plastycznością, wysoką przewodnością elektryczną, dobrą przewodnością cieplną, jego gęst. wynosi ok. 2,8g/cm³.

Stopy aluminium cechują się wysoką wytrzymałością względna (stosunek Rm/ρ), wysoką odpornością na korozję, wysoką przewodnością cieplną i elektryczną, łatwością obróbki mechanicznej, niezdolnością do iskrzenia i niepalnością

6. Tytan i jego stopy

Tytan ma dwie odmiany alotropowe (jego stopy mogą być poddawane hartowaniu), charakteryzuje się bardzo mała przewodnością cieplną, jest pierwiastkiem paramagnetycznym, gęstość wynosi 4,5g/cm³.

Stopy tytanu cechują się bardzo wysoką wytrzymałością względną, wysoką żarowytrzymałością (nawet do 800°C), bardzo dobrą odpornością na korozję, korzystną biotolerancją, podatnością na obróbkę plastyczną, dobrą spawalnością.

7. Magnez i jego stopy

Magnez krystalizuje w sieci A3, ma niskie własności wytrzymałościowe, pokrywa się zwartą warstwą tlenków utrudniającą dalszą korozję, jego gęst. wynosi 1,7g/cm³.

Stopy magnezu cechują się dobrą wytrzymałością na rozciąganie i sztywnością, dobrą odpornością na korozję, znakomitą stabilnością wymiarową, wysoką odpornością na wstrząsy i uderzenia, dobrą zdolnością tłumienia drgań i niską bezwładnością, dobrą obrabialnością skrawaniem, łatwością spawania.

8. Beryl i jego stopy

Beryl wykazuje dwie odmiany alotropowe, cechuje się wysokim modułem sprężystości, małą udarnością, wysoką przewodnością elektryczną i cieplną, jest odporny na korozję i nie nadaje się do pracy w niskich temp., jego gęst. to 1,8cm³.

Stopy berylu znajdują zastosowanie w technice lotniczej i kosmicznej, lecz ze względu na dużą kruchość, głównie na elementy pracujące na ściskanie. Stosowane są na elementy silników rakietowych, w tym komór spalania i dysz pracujących w temp. do 3000°C, z jego stopów wytwarzane są systemy anten statków kosmicznych i sztucznych satelitów, stery oraz poszycia systemów ochrony cieplnej promów kosmicznych, tarcze hamulcowe.

9. Nikiel i jego stopy

Nikiel krystalizuje w sieci A1, jest podatny na obróbkę plastyczną zarówno na zimno jak i na gorąco, jest metalem ferromagnetycznym, jest odporny na korozję atmosferyczną oraz w środowisku wody morskiej i kwasów organicznych, jego gęstość wynosi 8,9g/cm³.

Stopy niklu znajdują zastosowanie w elektryce, przem. elektronicznym i chem.; na elementy, od których wymagana jest wysoka rezystywność, żarowytrzymałość i żaroodporność; złącza elementów metal-szkło, metal-ceramika.

10. Kobalt i jego stopy
Kobalt wykazuje dwie odmiany alotropowe, charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję atmosf. i środowisku wodnym, ale ulega korozji pod działaniem Cl, Br, amoniaku i dwutlenku siarki, jego gęst. to 8,83g/cm³.

Stopy kobaltu cechują się dużą indukcją nasycenia, średnią przenikalnością magnetyczną i wysoka wytrzymałością. Znajdują zastosowanie na narzędzia skrawające, ciągadła i matryce do wyciskania na gorąco, oraz do pokrywania metodami natryskowymi elementów maszyn narażonych na ścieranie w wys. temp. i atmosf. gazów spalinowych.

11. Cynk i jego stopy
Cynk charakteryzuje się dobrą podatnością na odkształcenia plastyczne raz wysoką odpornością na korozję, jego gęst. wynosi 7,1g/cm³.

Stopy cynku znajdują zastosowanie na materiały na konstrukcje budowlane, oprzyrządowanie do głębokiego tłoczenia, stopy monetarne, pokrycia dachów, rynny i rury spustowe, kolektory słoneczne.

12. Miedź i jej stopy

Miedź krystalizuje w sieci A1, cechuje się duża przewodnością cieplną i elektryczną, dobrą spawalnością, duża odpornością na korozję oraz dużą plastycznością, jej gęst, to 8,9g/cm³.

Mosiądz to stop miedzi z cynkiem. Cechują się dużą plastycznością (nawet w podwyższonych temp.), są odporne na korozję, są wytrzymałe na rozciąganie i mają duży wzrost wydłużenia. Znajdują zastosowanie w wyrobach artystycznych, ale również w kształtownikach, armaturze, drutach, prętach ogólnego zastosowania o raz na elementy ślizgowe i obrotowe.

Brązy to stopy Cu z cyną, ale również Al, Be, Si lub Mn. Brązy cechują się duża odpornością na korozję, plastycznością, duża skłonnością do pękania, wysoką odpornością na ścieranie, ma dobre własności mechaniczne. Znajdują zastosowanie w przem. chem. papierniczym i okrętowym; na maszyny narażone na wysokie temp., duże obciążenia mechaniczne, korozję i ścieranie; sprężyny, pompy i narzędzia chirurgiczne.

13. Układ równowagi fazowej dwuskładnikowy:
a) o całkowitej rozpuszczalności w stanie stałym