Bir metalin bileşimi, yani içerdiği elementler ve bunların oranları, nihai olarak o metalin grubunu, özelliklerini ve kullanım alanlarını belirleyen unsurdur. Bileşimlerine göre metaller genellikle üç gruba ayrılır: demirli metaller, demirsiz metaller ve alaşımlar.
Demirli grup, esas olarak demirden oluşur. İstenen özellikleri elde etmek için karbon, manganez, nikel, krom, silikon, titanyum ve tungsten gibi diğer metaller veya elementler az miktarda eklenebilir. Buna karşılık, demir dışı metaller demir içermez. Yaygın olarak kullanılan saf metaller arasında alüminyum, bakır, kurşun, çinko, kalay, gümüş ve altın bulunur. Alaşım, iki veya daha fazla metalin ve bazen diğer elementlerin birbiriyle karıştırılmasıyla oluşan yeni bir metaldir. Genel olarak en yaygın kullanılan metaller arasında demir, alüminyum, bakır, titanyum, çinko ve magnezyum yer alır.
Demir, çeliğin temel bileşenidir. Demir'e %2,1'e kadar miktarlarda bir ametal olan karbon eklendiğinde, ortaya çelik olarak bilinen bir alaşım çıkar. Daha geniş anlamıyla çelik, demir ile karbon, manganez, fosfor, kükürt, nikel, krom, tungsten, niyobyum (kolumbiyum) ve titanyum gibi diğer elementlerin oluşturduğu bir alaşımdır. Demir bazına eklenen her element çeliğin özelliklerini etkiler ve bu alaşım katkıları, çeşitli çelik türleri ve kaliteleri arasındaki birçok farktan sorumludur.
Karbon içeriğine göre çelikler üç ana gruba ayrılır. Düşük karbonlu çelikler, AISI 1005’ten AISI 1026’ya kadar olan kalitelerin yanı sıra IF, HSLA, TRIP ve TWIP çeliklerini içerir. Orta karbonlu çelikler AISI 1029 ile AISI 1053 arasında, yüksek karbonlu çelikler ise AISI 1055 ile AISI 1095 arasında yer alır.
EN standardına göre, çelik kaliteleri birkaç gruba ayrılır: alaşımsız çelikler (örneğin, EN DC01 ila DC06, S235 ve S275), alaşımlı çelikler (örneğin, 20CrMo4 ve 25CrMo4), paslanmaz çelikler, takım çelikleri (örneğin, DIN-EN 1.1545, AISI/SAE W110 ve DIN-EN 1.2436 veya AISI/SAE D6), sac ve şerit çelikleri ile elektrik sac ve şerit çelikleri (örneğin, EN 1.0890 ve EN 1.0803).
Alüminyum endüstrisi, alüminyumu döküm ve işlenmiş alüminyum alaşımları şeklinde kullanır. Bu iki sınıf, kimyasal bileşim ve sertlik derecesine göre ailelere ayrılabilir. Genel olarak kabul gören CEN standart sınıflandırma sistemine göre, en yaygın alüminyum kaliteleri aşağıdaki serilere girer:
Titanyum alaşımları, tek bir elementten ziyade, bileşimlerinin sağladığı özelliklerin dengesi temelinde sınıflandırılır. Başta alüminyum, vanadyum, molibden, kalay, zirkonyum ve paladyum olmak üzere alaşım katkı maddelerinin oranlarının ayarlanması, metali üç pratik kategoriden birine yönlendirir: korozyon direnci, yüksek mukavemet veya yüksek sıcaklık performansı.
Korozyona dayanıklı grup, ticari saf titanyum (1 ila 4 numaralı kaliteler) ve agresif kimyasal ortamlarda direnci artırmak için az miktarda paladyum veya molibden ve nikel ilave edilen hafif alaşımlı varyantlar temelinde oluşturulmuştur. Burada mukavemet öncelikli olmadığı için, bu bileşimler saf titanyuma yakın kalmaktadır. Tipik örnekler arasında, kimyasal işleme ve denizcilik uygulamalarında tercih edilen Ti-Pd sınıfları (7, 11, 16 ve 17) ile Ti-0,3Mo-0,8Ni (sınıf 12) yer alır.
Yüksek mukavemetli grup, yapısal ve yük taşıyıcı uygulamalarda mekanik mukavemeti artırmak amacıyla daha fazla miktarda alüminyum ve vanadyumun yanı sıra genellikle molibden, krom veya kalay içerir. Bu grubun ve genel olarak titanyum endüstrisinin en çok kullanılan malzemesi Ti-6Al-4V’dir (5. sınıf). Diğer örnekler arasında Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-10V-2Fe-3Al ve Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al bulunur; bunların tümü, titanyumun karakteristik hafifliğini korurken yüksek mukavemet sağlamak üzere geliştirilmiştir.
Yüksek sıcaklık grubu, yüksek sıcaklıklarda mukavemetini korumak ve sünmeye direnmek üzere tasarlanmıştır; bu da bu alaşımları motor ve diğer sıcak bölüm bileşenleri için uygun hale getirir. Bileşimleri genellikle alüminyum ve kalayı, yüksek sıcaklık kararlılığını artıran zirkonyum, molibden ve az miktarda silikon ilaveleriyle birleştirir. Temsili kaliteler arasında Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, IMI 685 ve IMI 834 gibi IMI serisi ve TIMETAL 1100 bulunur.
Mücevherlerdeki altının saflığı veya fineliği, karat sayısı ile belirtilir. 24 karat (24K) altın, mücevherlik altınların en saf sınıflandırmasıdır. “Saf altın” olarak da bilinen bu altın, %99,7’den fazla saflığa sahiptir. "Proof" altın ise %99,95'in üzerinde saflık derecesiyle daha da saf olmakla birlikte, yalnızca standardizasyon amaçlı kullanılır ve mücevher yapımında kullanılmaz.
Bakır ve alaşımlarının en yaygın olarak kullanılan türleri pirinç ve bronzlardır. Pirinç, CuZn28, CuZn37 ve CuZn42 gibi, %5 ile %42 arasında çinko içeren bir bakır-çinko alaşımıdır. Almanca adı Messing'dir (örneğin, Ms58, CuZn42'ye eşittir) ve pirinçler genellikle sarı renktedir.
Bronz, bakırın diğer metallerle oluşturduğu bir alaşımdır. En yaygın olanı kalaydır (örneğin, CuSn6, CuSn10 ve CuSn14); bunu fosfor (örneğin, PB1C, PB4C, PB3 ve LPB1C) ve manganezdir (örneğin, HTB1, HTB2 ve HTB3); ancak bronzlar ayrıca alüminyum (örneğin, AB1C ve AB2C) ve kurşun (örneğin, LG1C, LG2C ve LG3C) içerebilir.
Metal bileşimi, malzemelerin nasıl tanımlandığını, karşılaştırıldığını ve seçildiğini anlamanın yalnızca bir parçasıdır. Konuyu tam olarak kavramak için Metal serimizdeki ilgili makaleleri inceleyin. “Metal Özellikleri” bölümünde malzemelerin fiziksel ve mekanik davranışlarının nasıl tanımlandığını öğrenin ve “Metal Sınıfları” bölümünde malzemelerin ailelere nasıl ayrıldığını daha ayrıntılı olarak inceleyin. "Metal Şartnameleri" bölümünde malzemeleri tanımlayan belgeleri ve "Metal Standartları" bölümünde malzemeleri düzenleyen mutabık kalınan çerçeveleri anlayın. Son olarak, "Metal Eşdeğerlikleri ve Çapraz Referanslar" bölümünde farklı sistemlere ait tanımlamaların birbirleriyle nasıl eşleştirildiğini keşfedin. Bu kılavuzlar bir araya geldiğinde, bileşim, özellikler, sınıflar, şartnameler, standartlar ve eşdeğerlikleri tek ve birbiriyle bağlantılı bir referans kaynağı haline getirir.
Metaller, bileşimlerine göre üç gruba ayrılır: esas olarak demirden oluşan demirli metaller; demir içermeyen demirsiz metaller; ve iki veya daha fazla metal ya da elementin bir araya gelmesiyle oluşan alaşımlar. Her bir metalin özellikleri, içinde bulunan belirli elementler ve bunların oranları tarafından belirlenir.
Demire %2,1’e kadar karbon eklenmesiyle çelik elde edilir. Karbon içeriği, üç ana grubu tanımlamak için kullanılır: düşük karbonlu çelikler (AISI 1005 ila 1026), orta karbonlu çelikler (AISI 1029 ila 1053) ve yüksek karbonlu çelikler (AISI 1055 ile 1095 arası). Manganez, krom ve nikel gibi diğer elementler de özellikleri daha da değiştirir.
Alüminyum, döküm ve işlenmiş alaşımlar olarak kullanılır; bu alaşımlar, ana alaşım elementlerine göre 1xxx serisinden (esas olarak saf alüminyum) 8xxx serisine kadar çeşitli serilere ayrılır. Her seri, kendine özgü bir özellik dengesi sunar.
Pirinç, %5 ile %42 arasında çinko içeren bir bakır-çinko alaşımıdır ve genellikle sarı renktedir. Bronz ise bakırın diğer metallerle, en sık kalay ile, ancak bazen fosfor, manganez, alüminyum veya kurşun ile oluşturduğu bir alaşımdır.
Karat sayısı, altının saflığını veya kalitesini gösterir. %99,7’den fazla saflığa sahip 24 karatlık (saf) altın, kuyumculukta kullanılan en saf sınıflandırmadır. %99,95’in üzerinde saflığa sahip “proof” altın ise yalnızca standardizasyon amacıyla kullanılır ve kuyumculukta bulunmaz.