Chemische Zusammensetzung
Reine Metalle bestehen per Definition aus einem einzigen Element. Proben dieser Metalle enthalten nichts als Atome einer einzigen metallischen Substanz. Legierungen enthalten zwei oder mehr Elemente oder Legierungen, die miteinander geschmolzen und vermischt werden, sodass ihre chemischen Formeln aus mehr als einem Element bestehen. Beispielsweise besteht das reine Metall Eisen nur aus Eisenatomen. Stahl, eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, enthält hauptsächlich Eisenatome mit isolierten Kohlenstoffatomen, die ihm Festigkeit verleihen. Wenn man dem Stahl die Metalle Chrom oder Molybdän hinzufügt, entsteht eine weitere Legierung: Edelstahl.
Formbarkeit und Duktilität
Ein Grund, warum Hersteller reine Metalle zu Legierungen kombinieren, ist, die physikalischen Eigenschaften der Metalle zu verändern. Reine Metalle können zu weich sein, um dem regelmäßigen Gebrauch standzuhalten, aber durch die Legierung werden sie härter. Als reines Metall lässt sich Gold so leicht biegen und dehnen, dass es schnell seine Form verlieren würde, wenn man es zu einem Ring formen und am Finger tragen würde. Schmuckhersteller legieren reines Gold mit Silber, Kupfer oder Zink, um die Haltbarkeit und Festigkeit des Metalls zu verbessern. Das Gold verleiht ihm seine Farbe und Korrosionsbeständigkeit; die anderen Metalle tragen seine Festigkeit bei. Das Ergebnis ist ein 14- Karat-Goldring, der dem täglichen Tragen standhält.
Reaktivität
In ihrem natürlichen Elementzustand reagieren einige reine Metalle stark mit ihrer Umgebung, oxidieren und korrodieren, bis sie unbrauchbar werden. Das Mischen dieser Metalle mit weniger reaktiven Metallen verändert ihre Reaktivität und verlängert die Lebensdauer des legierten Gegenstands. Edelstahl verdankt seinen Namen der Tatsache, dass er nicht so leicht rostet oder Lochfraß bekommt wie ein reines Eisenwerkzeug. Das Legieren von Metallen ist eine Möglichkeit, sie weniger reaktiv und besser an die Bedürfnisse des Herstellers anzupassen.
Masse
Leichtmetalle wie Aluminium und Titan verringern die Masse der reinen Metalle, mit denen sie legiert sind. Diese leichteren Legierungen spielen in der Luft- und Raumfahrtindustrie eine wichtige Rolle, da sie es den Herstellern ermöglichen, leichtere Flugzeuge zu konstruieren und zu bauen. Ein leichterer Düsenjäger kann mehr Treibstoff, Ausrüstung und Munition aufnehmen als ein schwerer. Räder aus Aluminiumlegierung verringern das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs, tragen zu einem geringeren Benzinverbrauch bei und erhöhen die Geschwindigkeit auf der Rennstrecke.
Thermische Toleranz und Schmelzpunkt
Durch die Legierung von Metallen ändert sich deren thermische Toleranz. Da sie aus zwei oder mehr reinen Metallen bestehen, haben Legierungen keinen einzelnen Schmelzpunkt, sondern schmelzen über einen Temperaturbereich. Ihre Molekularstruktur kann den Gesamtschmelzbereich des Metalls über den aller seiner Bestandteile hinaus erhöhen. Die Erhöhung des Schmelzbereichs eines Metalls hat wichtige Auswirkungen auf die industrielle und kommerzielle Nutzung. Die SR-71 Blackbird, eines der technologisch fortschrittlichsten Aufklärungsflugzeuge seiner Zeit, verließ sich auf ihren leichten Rahmen aus Titanlegierung, um der thermischen Belastung ihrer Überschallflüge standzuhalten.
