Περιεχόμενο
Τα μέταλλα αποτελούν την πλειοψηφία του περιοδικού πίνακα στοιχείων. Στην καθαρή τους κατάσταση, κάθε μέταλλο έχει τη δική του χαρακτηριστική μάζα, σημείο τήξης και φυσικές ιδιότητες. Η ανάμιξη δύο ή περισσοτέρων από αυτά τα μέταλλα σε ένα μίγμα με ένα νέο σύνολο ιδιοτήτων σχηματίζει κράμα, ένα σύνθετο μέταλλο που μπορεί να έχει εντυπωσιακά διαφορετικά χαρακτηριστικά.
Χημική σύνθεση
Εξ ορισμού, τα καθαρά μέταλλα αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο. Τα δείγματα αυτών των μετάλλων δεν περιέχουν παρά μόνο άτομα μιας μόνο μεταλλικής ουσίας. Τα κράματα περιέχουν δύο ή περισσότερα στοιχεία ή κράματα που τήκονται και αναμειγνύονται μαζί, έτσι ώστε οι χημικές τους φόρμουλες αποτελούνται από περισσότερα από ένα στοιχεία. Για παράδειγμα, ο καθαρός μεταλλικός σίδηρος αποτελείται μόνο από άτομα σιδήρου. Ο χάλυβας, ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, περιέχει κυρίως άτομα σιδήρου με απομονωμένα άτομα άνθρακα που του προσδίδουν δύναμη. Η προσθήκη των μετάλλων χρώμιο ή μολυβδαίνιο στο χάλυβα παράγει ακόμα ένα κράμα: ανοξείδωτο χάλυβα.
Μαλατότητα και ολκιμότητα
Ένας λόγος που οι κατασκευαστές συνδυάζουν καθαρά μέταλλα για να σχηματίσουν κράματα είναι να αλλάξουν τις φυσικές ιδιότητες των μετάλλων. Τα καθαρά μέταλλα μπορεί να είναι πάρα πολύ μαλακά για να κρατήσουν την κανονική τους χρήση, αλλά τα κράματα αυτά τα καθιστούν πιο σκληρά. Ως καθαρό μέταλλο, ο χρυσός σκύβει και τεντώνεται τόσο εύκολα που γρήγορα θα απομακρυνθεί από το σχήμα, αν σχηματιστεί σε δακτύλιο και φοριέται πάνω στο δάχτυλο. Οι κατασκευαστές κοσμημάτων κράμα καθαρό χρυσό με ασήμι, χαλκό ή ψευδάργυρο για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των μετάλλων και την ακαμψία. Ο χρυσός συμβάλλει στο χρώμα και την αντοχή στη διάβρωση. τα άλλα μέταλλα συνεισφέρουν τη δύναμή τους. Το αποτέλεσμα είναι ένα χρυσό δαχτυλίδι 14 καρατίων που ανθίσταται καθημερινά.
Δραστικότητα
Στην φυσική στοιχειακή τους κατάσταση, μερικά καθαρά μέταλλα αντιδρούν έντονα με το περιβάλλον τους, οξειδώνοντας και διαβρώνοντας μέχρι να καταστούν άχρηστα. Η ανάμιξη αυτών των μετάλλων με λιγότερο δραστικά μέταλλα αλλάζει την αντιδραστικότητα τους, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του αλουμινίου. Ο ανοξείδωτος χάλυβας παίρνει το όνομά του από το γεγονός ότι δεν σκουριάζει άμεσα ή δεν δημιουργεί λάκκο με τον τρόπο που θα μπορούσε να γίνει ένα καθαρό εργαλείο σιδήρου. Το κράμα μετάλλων είναι ένας τρόπος να τα κάνουμε λιγότερο αντιδραστικά και πιο προσαρμοσμένα στις ανάγκες του κατασκευαστή.
Μάζα
Τα ελαφρά μέταλλα, όπως το αλουμίνιο και το τιτάνιο, μειώνουν τη μάζα των καθαρών μετάλλων με τα οποία συγκολλώνται. Αυτά τα ελαφρύτερα κράματα διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην αεροδιαστημική βιομηχανία, καθώς επιτρέπουν στους κατασκευαστές να σχεδιάζουν και να κατασκευάζουν ελαφρύτερα σκάφη. Ένας ελαφρύτερος αεριωθούμενος μπορεί να κρατήσει περισσότερα καύσιμα, εξοπλισμό και πυροβόλα όπλα από ένα βαρύ. Οι τροχοί από κράματα αλουμινίου φωτίζουν το συνολικό βάρος των οχημάτων, συμβάλλοντας στην καλύτερη απόσταση σε μίλια αερίου και στην αύξηση της ταχύτητας στην πίστα.
Θερμική ανοχή και σημείο τήξης
Το κράμα μετάλλων αλλάζει τη θερμική ανοχή τους. Καθώς αποτελούνται από δύο ή περισσότερα καθαρά μέταλλα, τα κράματα δεν έχουν ενιαίο σημείο τήξης, αλλά τήκονται σε ένα εύρος θερμοκρασιών. Η μοριακή τους δομή μπορεί να αυξήσει τη συνολική περιοχή τήξης του μετάλλου πάνω από εκείνη οποιουδήποτε από τα συνιστώμενα μέταλλα του. Η αύξηση της κλίμακας τήξης ενός μετάλλου έχει σημαντικές επιπτώσεις για βιομηχανική και εμπορική χρήση. Το SR-71 Blackbird, ένα από τα πιο τεχνολογικά προηγμένα αναγνωριστικά αεροσκάφη της εποχής του, βασίστηκε στο ελαφρύ πλαίσιο κράματος τιτανίου του για να αντέξει το θερμικό άγχος των υπερηχητικών πτήσεων του.