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钢是一定成分范围的铁碳合金，铁碳合金相图表示不同成分的铁碳合金在不同温度下的不同平衡组织，如图Fe-Fe3C相图所示。由Fe-Fe3C相图可以查出一定成分的铁碳合金发生平衡相变的温度，即临界点；可以预测出在不同温度区域发生的相变过程和冷却到常温时可能得到的平衡组织。铁碳合金相图中各特性点说明见表Fe-Fe3C相图中的几个特性点，各特性线说明见表Fe-Fe3C相图中的特性线。根据铁碳合金相图，含碳量小于2.11%为碳钢，大于2.11%为铸铁。根据组织特征，从铁碳合金相图中将铁碳合金按含碳量多少分为七大类:
双金属的种类甚多，其用途也较广泛，例如铝-铜复合材料或铝－铜－铝复合材料作导体可节约铜，用于高频装置、无线电装置、导线、线圈及电缆等。铝－镍双金属用于电真空技术。铜－银用于电触头材料。铜－锡用于蓄电池等。
钢与铂复合，镍与铂复合，硬铝与铝复合作耐蚀材料或耐磨材料，用于化工设备及仪表零件，以及其他结构材料。还有一种热双金属，是由高线胀系数的主动层（如黄铜、铍青铜、镍铬铜、铁镍铬合金等）及低线胀系数的被动层组成的，用于自动轮装置及温度控制仪表等。复合强化材料是纤维呈规则几何排列并与金属（合金）或陶瓷材料（作为基底）很好地结合，可达到很高的强度。如钨纤维强化钨基合金材料，用于制造火箭喷嘴。硅纤维强化硅复合材料，用于宇宙飞船的结构材料等。
合金结构钢含碳量比碳素结构钢低一些，一般在0.15%~0.50%的范围内。除含碳外，还有一种或几种合金元素，如硅、锰、钒、钛、硼及镍、铬、钼等。合金结构钢易于淬硬和不易变形或开裂，便于通过热处理改善钢的性能。合金结构钢广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机。重型机床和各种传动和紧固件。低碳合金结构钢一般进行渗碳处理，中碳合金钢一般进行调质处理。合金工具钢是含有多种合金元素，如硅、铬、钨、钼、钒等的中、高碳钢。