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为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。铜是人类早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。
铜为基体的合金均称为铜合金。铜合金的品种很多（如各种黄铜、青铜及白铜），用途很广。但是，由于铜的储藏量有限，使用方面受到一定的限制。在某些工业部门过去用铜合金制造的零件，现已改用其他材料（如铝合金、塑料或其他）制造。
合金生铁——用含有共生金属如铜、钒、镍等的铁矿石炼成的生铁就是合金生铁，如含钒生铁。合金生铁不同于有意识地加入一些合金元素配制成的合金铸铁。加进合金铸铁中的镍、铬、钒、钛等元素，是为了便于热处理时改善组织从而改进强度、耐磨性能等力学性能。可锻铸铁是由炼钢生铁在900~1000℃的高温下经过2~9天的长时间退火而形成的一种铸铁。可锻铸铁又根据金相组织的不同，分为黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。
铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷，桥梁钢要求有一定的强度，韧性和良好的抗疲劳性能，并且对钢材的表面质量要求较高。桥梁钢常采用碱性平炉钢，近来成功地采用了普通低合金钢如16锰、15锰钒氮等。锅炉用钢主要指用来制造过热器、主蒸汽管和锅炉火室受热面用的材料。对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。常用的锅炉钢有来炉冶炼的低碳钢，含碳量在0.16%~0.26%范围内。制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来也采用普通低合金钢建造锅炉，如12锰、15锰钒、18锰钼铌等。