Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal elementtir. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yer alan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak Dünya'nın yerkabuğunun yaklaşık %0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireç taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğalgazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.
Seramik iyonik veya kovalent bağlara sahip metal ve metal olmayan inorganik bileşik içeren katı bir malzemedir. Yaygın kullanım örnekleri çanak-çömlek, porselen ve tuğladır.
Demir, simgesi Fe ve atom numarası 26 olan kimyasal bir elementtir.
Alaşımlı çelik, mekanik özelliklerini geliştirmek için ağırlıkça % 1.0 ila % 50 arasında toplam miktarlarda çeşitli elementlerle alaşımlanan çeliktir.
Çelik, demir elementi ile genellikle %0,02 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak demir'in alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve tungsten gibi farklı elementler de kullanılabilir. Karbon ve diğer elementler demir atomundaki kristal kafeslerin kayarak birbirini geçmesini engelleyerek sertleşme aracı rolü üstlenirler. Alaşımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol eder. Karbon miktarı yüksek olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler.
Malzeme bilimi, malzemelerin yapı ve özelliklerini inceleyen, yeni malzemelerin üretilmesini veya sentezlenmesini de içine alan disiplinlerarası bir bilim dalıdır.
Mangan veya Manganez kimyasal bir elementtir. Simgesi Mn ve atom numarası 25'tir.
Alaşım, bir metal elementin en az bir başka element ile birleşmesiyle oluşan homojen karışımıdır. Elde edilen malzeme yine metal karakterli malzeme olur. Alaşımlar karışıma giren metallerin özelliklerinden farklı özellikler gösterirler. En bilinen alaşımlara; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır.
Dökme demirler, %2'den fazla karbon oranı içeren demir-karbon alaşımlarıdır. İçindeki karbonun grafit şeklinde olanlarına gri dökme demir, sementit şeklinde olanlara ise beyaz dökme demir denir. 1150 °C derece olan erime sıcaklığı çeliğinkinden düşüktür.
Bor karbür (B4C), çok sert bir bor-karbon seramik ve kovalent malzemedir. Madde tank zırhı, kurşun geçirmez yelekler, motor sabotaj tozlarının içinde olduğu çok sayıda endüstriyel uygulama alanına sahiptir. Vickers sertliği 30 GPa'dan fazla olan bor karbür, kübik bor nitrür ve elmasın ardından bilinen en sert malzemelerden biridir. Seramiğin yoğunluğu 2,52 g/cm³, molar kütlesi 55,255 g/mol, kaynama noktası 3.500 °C, PubChem Bileşik Kimlik Numarası ise 123279'dur.Türk Kara Kuvvetlerine Giren Altay Tankı'nın Zırhıda Bir Karbür'dür.
Sertleştirme, metallerin sertliğini artırmak için kullanılan bir metal işlemi türüdür. Bir metalin sertliği, metalin maruz kaldığı gerinim konumundaki tek eksenli akma stresiyle doğru orantılıdır. Sert bir metalin plastik deformasyona karşı direnci daha az sert bir metale göre daha yüksek olacaktır.
Yumuşatma tavlaması, malzemelerin istenilen yapısal, mekanik ve fiziksel özelllikleri elde etmek, talaşlı imalat veya plastik şekil vermeyi kolaylaştırmak için belirli sıcaklıklara kadar ısıtılıp bu sıcaklıklarda bekletilip sonradan yavaşça soğutulması işlemine yumuşatma tavı denilmektedir.
Normalleştirme ısıl işlemi, demirli malzemelere uygulanan bir işlemdir. Normalleştirme ısıl işleminin amacı, mikroyapı' yı rafine ederek malzemenin mekanik özelliklerini geliştirmektir. Bu işlemde malzeme dönüşüm aralığının üzerinde östenit fazına ısıtılmaktadır ve ardından oda sıcaklığında durgun havada soğutulmaktadır. Normalleştirici ısıl işlem, yapısal düzensizlikleri dengelemektedir ve malzemeyi daha fazla çalışma için yumuşak hale getirmektedir. Dövme, bükme, çekiçleme gibi soğuk işleme işlemleri malzemeleri sertleştirmektedir ve daha az sünek hale getirmektedir. Aynı durum kaynaklı kısmın yakınındaki ısıdan etkilenen bölge (ITAB) için de geçerlidir. Normalize edici ısıl işlem, bu malzemenin sünekliğini ve yumuşaklığını yeniden kazandırmaktadır. Bu işlem aynı zamanda, istenen sertleşmeye tepkiyi iyileştirmek için herhangi bir sonraki yüzey sertleştirmeden önceki gibi kullanılmaktadır.
Metalurji biliminde faz terimi, fazın belirli bir kimyasal bileşime, farklı bir atomik bağ ve element düzenine sahip olduğu fiziksel olarak homojen bir madde durumunu belirtmek için kullanılmaktadır. Bir alaşım içinde aynı anda iki veya daha fazla farklı faz mevcut olabilmektedir. Bir alaşım içindeki her fazın kendine özgü fiziksel, mekanik, elektriksel ve elektrokimyasal özellikleri vardır. Bir alaşımda bulunan fazlar, alaşım bileşimine ve alaşımın maruz kaldığı ısıl işleme bağlıdır. Faz diyagramları, belirli bir sıcaklıkta tutulan belirli bir alaşımda bulunan fazların grafiksel temsilleridir. Faz diyagramları, belirli bir ısıl işleme tabi tutulmuş bir alaşımda meydana gelen faz değişikliklerini tahmin etmek için kullanılabilmektedir. Bu önemlidir çünkü bir metal bileşenin özellikleri metalde bulunan fazlara bağlıdır. Faz diyagramları, belirli bir bileşime sahip alaşımların seçimi ve belirli özellikler üretecek ısıl işlem prosedürlerinin tasarımı ve kontrolü için metalurji uzmanları tarafından kullanılmaktadır. Ayrıca kalite sorunlarını gidermek için kullanılırlar.
Martenzit, çelik kristal yapının çok sert bir şeklidir. Adını Alman metalurji uzmanı Adolf Martens' ten almıştır. Benzetme yoluyla bu terim, difüzyonsuz dönüşümle oluşturulan herhangi bir kristal yapıya da atıfta bulunabilmektedir.
Paslanmaz çelik, öncelikle korozyon ve ısıya dayanıklı özellikleri için seçilen çok yönlü bir mühendislik malzemeleri ailesini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Tüm paslanmaz çelikler temel olarak demir ve minimum %10,5 krom içermektedir. Bu seviyede krom, ortamdaki oksijen ve nem ile reaksiyona girerek malzemenin tüm yüzeyini kaplayan koruyucu, yapışkan ve uyumlu bir oksit filmi oluşturmaktadır.
Süneklik, genellikle bir malzemenin çekme yatkınlığı olarak tanımlanan mekanik bir özelliktir. Malzeme biliminde süneklik, bir malzemenin kopmadan önce çekme gerilimi altında plastik deformasyonu sürdürebilme derecesi ile tanımlanmaktadır. Süneklik, bir malzemenin belirli üretim işlemlerine uygunluğunu ve mekanik aşırı yükü emme kapasitesini tanımlayan mühendislik ve imalatta önemli bir husustur. Genellikle sünek olarak tanımlanan malzemeler arasında altın ve bakır bulunmaktadır. Benzer bir mekanik özellik olan dövülebilirlik, bir malzemenin basınç stresi altında bozulmadan plastik olarak deforme olma yeteneği ile karakterize edilmektedir. Tarihsel olarak, çekiçleme veya haddeleme yoluyla şekillendirmeye uygun olan malzemeler dövülebilir olarak kabul edilmiştir. Kurşun, nispeten dövülebilir ancak sünek olmayan bir malzeme örneğidir.
Ledebürit, demirde %4.3 karbon karışımı olup östenit ve sementit fazlarından oluşan demir-karbon ötektiğidir. Ledebürit bir faz değil, östenit ve sementit fazlarının karışımıdır. Ledebürit yüksek sertlik ve kırılganlığa sahiptir.
Ferrit (ferrum: demir) veya alfa demir (α-Fe) oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında stabil olan demirin fazlarından biri olan düşük karbonlu çelikte meydana gelen hacim merkezli kübik kristal yapıya sahip, ana bileşen olarak demir içeren katı bir çözeltidir. Çelik ve dökme demire manyetik özelliklerini veren bu kristal yapıdır ve ferromanyetik malzemenin klasik bir örneğidir.
Perlit, yavaş soğutulmuş karbonlu çeliklerde farklı katmanların (lamellerin) bir araya gelerek oluştuğu bir ferrit ve sementit karışımıdır. Perlit, yaklaşık %87.5 α-ferrit ve %12.5 sementit içeren demir-karbon alaşımının bir fazıdır.
