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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。
这类合金凝固时都从液相结晶出固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。共晶状态图:两组元在液态互溶，并具有共晶转变的状态图。共晶转变:在一定温度下，从一定成分的均匀液相中同时结晶出成分一定的两种固相的转变。包晶状态图:两组元在液态时无限互溶，在固态时形成有限固溶体，并且有包晶转变的状态图。包晶转变:在恒温下，一定成分的液相和它所包围的已结晶出来的一定成分的固相作用，形成另一个成分的新固相的转变过程。
合金有不小优于纯金属的性质。例如，纯铝的强度很低，不适于作结构材料，而硬铝（铝—铜—镁系的铝合金）经热处理后强度比纯铝大约高6倍，广泛地用于航空和机械工业。以铝为基础，加入一种或几种其他元素（如铜、镁、硅、锰等）构成的合金，称为铝合金。同于纯铝强度低，它的用途受到了限制；在工业上多采用铝合金。根据生产工艺可分变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金以各种压力加工半成品材料供应；铸造铝合金以合金锭供应。