Skład metalu, czyli zawarte w nim pierwiastki i ich proporcje, decyduje ostatecznie o jego przynależności do danej grupy, właściwościach i zastosowaniach. Na podstawie składu metale dzieli się zazwyczaj na trzy grupy: metale żelazne, metale nieżelazne oraz stopy.
Grupa metali żelaznych składa się głównie z żelaza. W celu uzyskania wymaganych właściwości można dodawać niewielkie ilości innych metali lub pierwiastków, takich jak węgiel, mangan, nikiel, chrom, krzem, tytan i wolfram. Natomiast metale nieżelazne nie zawierają żelaza. Do popularnych metali czystych należą aluminium, miedź, ołów, cynk, cyna, srebro i złoto. Stop to nowy metal powstały w wyniku połączenia dwóch lub więcej metali, a czasem także innych pierwiastków. Do najczęściej stosowanych metali należą żelazo, aluminium, miedź, tytan, cynk i magnez.
Żelazo jest podstawowym składnikiem stali. Gdy do żelaza dodaje się węgiel – niemetal – w ilościach do 2,1%, powstaje stop znany jako stal. W szerszym ujęciu stal jest stopem żelaza i innych pierwiastków, takich jak węgiel, mangan, fosfor, siarka, nikiel, chrom, wolfram, niob (kolumb) i tytan. Każdy pierwiastek dodany do żelaza wpływa na właściwości stali, a właśnie te dodatki stopowe odpowiadają za wiele różnic między poszczególnymi rodzajami i gatunkami stali.
W zależności od zawartości węgla stale dzieli się na trzy główne grupy. Stale niskowęglowe obejmują gatunki od AISI 1005 do AISI 1026, a także stale typu IF, HSLA, TRIP i TWIP. Stale średniowęglowe obejmują gatunki od AISI 1029 do AISI 1053, a stale wysokowęglowe – od AISI 1055 do AISI 1095.
Zgodnie z normą EN gatunki stali dzieli się natomiast na kilka grup: stale niestopowe (na przykład EN DC01–DC06, S235 i S275), stale stopowe (na przykład 20CrMo4 i 25CrMo4), stali nierdzewne, stali narzędziowe (na przykład DIN-EN 1.1545, AISI/SAE W110 oraz DIN-EN 1.2436 lub AISI/SAE D6), stali na blachy i taśmy oraz stali na blachy i taśmy elektrotechniczne (na przykład EN 1.0890 i EN 1.0803).
W przemyśle aluminiowym wykorzystuje się aluminium w postaci odlewanych i kowanych stopów aluminiowych. Te dwie klasy można dalej podzielić na rodziny w oparciu o skład chemiczny i oznaczenia stanów utwardzenia. Zgodnie z powszechnie przyjętym systemem oznaczeń normy CEN najczęściej spotykane gatunki aluminium należą do następujących serii:
Stopy tytanu klasyfikuje się nie tyle na podstawie pojedynczego pierwiastka, co raczej na podstawie równowagi właściwości wynikających z ich składu. Dostosowując dodatki stopowe, głównie aluminium, wanad, molibden, cynę, cyrkon i pallad, można ukierunkować metal w stronę jednej z trzech praktycznych kategorii: odporności na korozję, wysokiej wytrzymałości lub właściwości w wysokich temperaturach.
Grupa materiałów odpornych na korozję opiera się na tytanie czystym handlowo (gatunki od 1 do 4) oraz lekko stopionych odmianach, w których dodaje się niewielkie ilości palladu, molibdenu i niklu w celu poprawy odporności w agresywnych środowiskach chemicznych. Ponieważ wytrzymałość nie jest tu priorytetem, składy te pozostają zbliżone do czystego tytanu. Typowymi przykładami są gatunki Ti-Pd (7, 11, 16 i 17) oraz Ti-0,3Mo-0,8Ni (gatunek 12), które są preferowane w przetwórstwie chemicznym i zastosowaniach morskich.
W grupie stopów o wysokiej wytrzymałości dodaje się większe ilości aluminium i wanadu, a często także molibdenu, chromu lub cyny, w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej w zastosowaniach konstrukcyjnych i nośnych. Najpopularniejszym stopem tej grupy, a także całego przemysłu tytanowego, jest Ti-6Al-4V (klasa 5). Inne przykłady to Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-10V-2Fe-3Al oraz Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al – wszystkie opracowane z myślą o zapewnieniu wysokiej wytrzymałości przy zachowaniu charakterystycznej dla tytanu niskiej masy.
Grupa stopów wysokotemperaturowych została zaprojektowana tak, aby zachowywać wytrzymałość i wykazywać odporność na pełzanie w podwyższonych temperaturach, co sprawia, że stopy te nadają się do produkcji elementów silników i innych części pracujących w wysokich temperaturach. Ich skład zazwyczaj łączy aluminium i cynę z cyrkonem, molibdenem oraz niewielkimi domieszkami krzemu, które poprawiają stabilność w wysokich temperaturach. Do reprezentatywnych gatunków należą Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, seria IMI, np. IMI 685 i IMI 834, oraz TIMETAL 1100.
Czystość, czyli próba, złota w biżuterii jest określana liczbą karatów. Złoto 24-karatowe (24K) to najczystsza klasa złota jubilerskiego. Znane również jako złoto czyste, ma czystość powyżej 99,7%. Złoto proof jest jeszcze czystsze – jego czystość wynosi ponad 99,95% – jednak jest ono wykorzystywane wyłącznie do celów normalizacyjnych i nie jest dostępne w jubilerstwie.
Najczęściej stosowanymi postaciami miedzi i jej stopów są mosiądze i brązy. Mosiądz to stop miedzi i cynku zawierający od 5% do 42% cynku, np. CuZn28, CuZn37 i CuZn42. Jego niemiecka nazwa to „Messing” (na przykład Ms58 odpowiada CuZn42), a mosiądze mają zazwyczaj żółty kolor.
Brąz to stop miedzi z innymi metalami. Najczęściej dodawanym metalem jest cyna (na przykład CuSn6, CuSn10 i CuSn14), a następnie fosfor (na przykład PB1C, PB4C, PB3 oraz LPB1C) i mangan (na przykład HTB1, HTB2 i HTB3), ale brązy mogą również zawierać aluminium (na przykład AB1C i AB2C) oraz ołów (na przykład LG1C, LG2C i LG3C).
Skład metalu to tylko jeden z elementów pozwalających zrozumieć, w jaki sposób definiuje się, porównuje i dobiera materiały. Aby uzyskać pełny obraz, zapoznaj się z powiązanymi artykułami z naszej serii poświęconej metalom. Dowiedz się, jak opisuje się właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów w artykule „Właściwości metali”, oraz poznaj sposób klasyfikacji materiałów do poszczególnych rodzin w artykule „Gatunki metali”. Zapoznaj się z dokumentami definiującymi materiały w sekcji „Specyfikacje metali” oraz z uzgodnionymi ramami regulującymi ich stosowanie w sekcji „Normy dotyczące metali”. Na koniec dowiedz się, w jaki sposób oznaczenia z różnych systemów są ze sobą powiązane w sekcjach „Równoważniki metali” i „Odniesienia krzyżowe”. Wszystkie te przewodniki łączą skład, właściwości, klasy, specyfikacje, normy i równoważności w jeden, spójny system odniesień.
Metale dzieli się ze względu na skład na trzy grupy: metale żelazne, których głównym składnikiem jest żelazo; metale nieżelazne, które nie zawierają żelaza; oraz stopy, powstające w wyniku połączenia dwóch lub więcej metali lub pierwiastków. O właściwościach każdego metalu decydują konkretne pierwiastki wchodzące w jego skład oraz ich proporcje.
Dodanie węgla do żelaza w ilościach do 2,1% prowadzi do powstania stali. Zawartość węgla służy do określenia trzech głównych grup: stali niskowęglowych (AISI 1005–1026), stali średniowęglowych (AISI 1029–1053) oraz stali wysokowęglowych (AISI 1055 do 1095). Inne pierwiastki, takie jak mangan, chrom i nikiel, dodatkowo modyfikują właściwości stali.
Aluminium stosuje się w postaci stopów odlewanych i kowanych, które dzieli się na serie w zależności od głównych pierwiastków stopowych – od serii 1xxx (praktycznie czyste aluminium) aż po serię 8xxx. Każda seria charakteryzuje się odmiennym zestawem właściwości.
Mosiądz to stop miedzi i cynku, zawierający od 5% do 42% cynku, który zazwyczaj ma żółty kolor. Brąz to stop miedzi z innymi metalami, najczęściej cyną, ale także fosforem, manganem, aluminium lub ołowiem.
Liczba karatów wskazuje na czystość lub próby złota. Złoto 24-karatowe (szlachetne) ma czystość ponad 99,7%, co czyni je najczystszym rodzajem złota stosowanym w jubilerstwie. Złoto typu „proof”, o czystości ponad 99,95%, jest wykorzystywane wyłącznie do celów normalizacyjnych i nie jest dostępne w jubilerstwie.