A periódusos elemek többségét a fémek alkotják. Tiszta állapotában minden fémnek megvan a maga jellemző tömege, olvadáspontja és fizikai tulajdonságai. Kettő vagy több ilyen fém keverése egy új tulajdonságokkal rendelkező keverékké ötvözetet képez, amely egy összetett fém, amely feltűnően eltérő tulajdonságokkal rendelkezhet.
Kémiai összetétel
Definíció szerint a tiszta fémek egyetlen elemből állnak. Ezen fémek mintái egyetlen fémes anyag atomjait tartalmazzák. Az ötvözetek két vagy több elemet vagy ötvözetet tartalmaznak, amelyek megolvadnak és összekeverednek, így kémiai képleteik több elemből állnak. Például a tiszta fém vas csak vasatomokból áll. Az acél, amely a vas és a szén ötvözete, főleg vasatomokat tartalmaz, amelyekben az izolált szénatomok szilárdságot kölcsönöznek neki. A fémek króm vagy molibdén hozzáadásával az acélhoz még egy ötvözet keletkezik: a rozsdamentes acél.
Formálhatóság és hajlékonyság
Az egyik oka annak, hogy a gyártók ötvözetekké kombinálják a tiszta fémeket, a fémek fizikai tulajdonságainak megváltoztatása. A tiszta fémek túl puhák lehetnek ahhoz, hogy a rendszeres használatnak eleget tegyenek, de ötvözésük keményebbé teszi őket. Tiszta fémként az arany olyan könnyen hajlik és nyújtódik, hogy gyorsan kihúzza a formáját, ha gyűrűvé formálják és az ujján viselik. Az ékszergyártók tiszta aranyat ötvöznek ezüsttel, rézzel vagy cinkkel, hogy javítsák a fém tartósságát és merevségét. Az arany hozzájárul színéhez és korrózióállóságához; a többi fém hozzájárul az erejükhöz. Az eredmény egy 14 karátos aranygyűrű, amely ellenáll a napi viselésnek.
Reakcióképesség
Természetes elemi állapotukban néhány tiszta fém erősen reagál a környezetével, oxidálódik és korrodálódik, amíg használhatatlanná válik. Ezeknek a fémeknek a kevésbé reaktív fémekkel történő keverése megváltoztatja reakcióképességüket, meghosszabbítva az ötvözött elem élettartamát. A rozsdamentes acél a nevét onnan veszi, hogy nem rozsdásodik be és nem lyukad ki úgy, ahogy egy tiszta vasszerszám tenné. A fémek ötvözése az egyik eszköz arra, hogy kevésbé reaktívvá váljanak és jobban megfeleljenek a gyártó igényeinek.
Tömeg
Az olyan könnyűfémek, mint az alumínium és a titán, csökkentik az ötvözött tiszta fémek tömegét. Ezek a könnyebb ötvözetek létfontosságú szerepet játszanak a repülőgépiparban, mivel lehetővé teszik a gyártók számára, hogy könnyebb vízi járműveket tervezzenek és építsenek. Egy könnyebb sugárhajtású vadászgép több üzemanyagot, felszerelést és lőszereket képes befogadni, mint egy nehéz. Az alumínium könnyűfém keréktárcsák megkönnyítik a jármű teljes tömegét, hozzájárulva a jobb gáz-futásteljesítményhez és növelve a sebességet a versenypályán.
Hőtűrés és olvadáspont
Az ötvözött fémek megváltoztatják hőtűrésüket. Mivel két vagy több tiszta fémből állnak, az ötvözeteknek nincs egyetlen olvadáspontja, hanem hőmérsékleti tartományon belül olvadnak meg. Molekulaszerkezetük növelheti a fém teljes olvadási tartományát bármelyik alkotó féménél. A fém olvadási tartományának növelése fontos következményekkel jár ipari és kereskedelmi felhasználásra. Az SR-71 Blackbird, korának egyik legfejlettebb felderítő repülőgépe, könnyű titánötvözet vázára támaszkodott, hogy ellenálljon a szuperszonikus hőterhelésének járatok.
