Die ersten Materialien, die in alten Zeiten verwendet wurden, waren Holz und Stein , aber später hatten Metalle viel größere Bedeutung . Kupfer und Gold waren die ersten Metalle, die durch den Menschen entdeckt wurden. Ein weiterer Durchbruch in der Entwicklung von Materialien war die Entdeckung von Eisenerz und die Gewinnung von Eisen. Eisen ist extrem stark im Vergleich zu Holz und Kupfer , und es ist heute noch immer das am häufigsten verwendete Metall.

Der Hauptvorteil von Metallen, und insbesondere deren Legierungen, ist ihre Zähigkeit und Festigkeit . Die Eigenschaften der Metalle können durch die Anwendung von Wärme verbessert werden. Durch Erhitzen und Kühlen ändert Metall seine Eigenschaften , z. B. kann es härter und spröder werden. Metalle sind gute Leiter von Strom und Wärme. Einige von ihnen oxidieren oder korrodieren leider relativ leicht.

Beispiele für Metalle sind Eisen, Nickel, Blei, Zink, Zinn , Aluminium, Kupfer , Gold oder Silber.Eisenmetalle sind seit der Antike verwendet worden , aber niedrig schmelzende Kupferlegierungen wurden in der Geschichte schon früher verwendet . Das reine Eisen ist weich ( weicher als Aluminium), aber es ist nicht durch Schmelzen gewinnbar . Das Material wird wesentlich durch Verunreinigungen aus dem Schmelzprozess (z.B.Kohlenstoff) gehärtet und verstärkt . Stahl ist eine Legierung mit einem gewissen Anteil von Kohlenstoff (zwischen 0,2 % und 2,1 %) und ist bis zu 1000 mal härter als reines Eisen.

Eine Legierung ist eine Mischung aus zwei oder mehr Elementen in fester Lösung, in dem die Hauptkomponente ein Metall ist. Die meisten reinen Metalle sind entweder zu weich, spröde oder chemisch reaktiv für den praktischen Einsatz . Das Ziel der Herstellung von Legierungen ist in der Regel, dass sie weniger spröde , dafür aber härter und korrosionsbeständiger sind oder eine gewünschte Farbe und Glanz haben .

Von allen metallischen Legierungen, die heute im Einsatz sind, sind die Legierungen aus Eisen ( Stahl, Edelstahl , Gusseisen, Werkzeugstahl ) von gro3er Bedeutung und werden sehr stark kommerziell genutzt, Das mit verschiedenen Anteilen von Kohlenstoff legierte Eisen ist der Grundstoff für niedrig-, mittel- und hochkohlehaltige Kohlenstoffstähle .Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt verringert man Dehnbarkeit und Zähigkeit .

Die Zugabe von Silizium ermöglicht es Gusseisen zu produzieren. Bei der Zugabe von Chrom, Nickel und Molybdän zum Kohlenstoffstahl (mehr als 10 % ) entstehen Edelstähle.

Weitere wesentliche metallische Legierungen sind aus Aluminium , Titan, Kupfer und Magnesium. Kupferlegierungen sind seit der Vorgeschichte bekannt - Bronze gab der Bronzezeit ihren Namen. Heute existieren viele Kupferlegierungen, die wegen ihrer hohen Resistenz gegen Korrosion vor allem in Elektroinstallationen verwendet werden. Bronze enthält als Hauptkomponente Kupfer und Zinn ist eine wichtige Ergänzung. Messing besteht dann aus Kupfer und Zink.

Die Legierungen aus Aluminium, Titan und Magnesium sind wegen ihrer hohen Festigkeit hohen Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht wertvoll. Magnesium kann auch elektromagnetische Abschirmung bieten.Diese Materialien werden vor allem dann verwendet, wenn Festigkeit und Gewicht viel wichtiger sind als die Materialkosten, wie z.B. in der Luftfahrt- und Automobilindustrie.

Die speziell für anspruchsvolle Anwendungen entwickelten Legierungen, wie z.B.Triebwerke,  enthalten mehr als zehn Elemente .