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合金是由一种金属跟另一种或几种金属（或金属跟非金属）一起熔和而成的具有金属特性的物质。合金是混合物，在合金中各组成成分依旧保持它们各自的化学性质。金属形成合金后，可以显著改变原金属材料的结构和性质。合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此，人类自古到今主要是生产、研究和应用合金。合金中各组成成分的含量不同，合金的物理性质也有所不同，如生铁和钢就是含碳量不同的两种合金（钢含碳0.03%--2%，生铁含碳2%--4.3%），其物理性质有着明显的不同。
强度限:材料在外力作用下能抵抗断裂的大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度限，以σb表示，如拉伸试验曲线图中高点b对应的强度限，常用单位为兆帕（MPa），换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1kgf/mm2或1kgf/mm2=9.8MPa。屈服强度限:金属材料试样承受的外力超过材料的弹性限时，虽然应力增加，但是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应力称为屈服强度限，用σs表示，相应于拉伸试验曲线图中的S点称为屈服点。对于塑性高的材料，在拉伸曲线上会出现明显的屈服点，而对于低塑性材料则没有明显的屈服点，从而根据屈服点的外力求出屈服限。因此，在拉伸试验方法中，通常规定试样上的标距长度产生0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服限，用σ0.2表示。屈服限可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比（即σs/σb）要小，以提高其性，不过此时材料的利用率也较低了。
高速工具钢具有高的红硬性，在高速切削的条件下，温度高达500~600℃硬度也不降低，从而良好的切削性能。弹簧在冲击、振动或长期交变应力下使用，所以要求弹簧钢有高的拉抗强度、弹性限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等。碳素弹簧钢即含碳量在0.6%~0.9%范围内的碳素结构钢（包括正常和较高的含锰量的）。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种，它们的含碳量稍低，主要靠增加硅含量（1.3%~2.8%）提高性能；另外还有铬、钨、钒的合金弹簧钢种。近年来，结合我国资源，并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求，研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种，延长了弹簧的使用寿命，提高了弹簧质量。