عملیات حرارتی:
گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شدهٔ فلزات، سرامیک‌ها و آلیاژها را به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب،‌ عملیات حرارتی می‌نامند. عملیات حرارتی برای مواد غیرفلزی مانند شیشه‌ها و شیشه-سرامیک‌ها نیز بکار می‌رود.
در این عملیات به هیچ وجه نبایستی قطعه در معرض ذوب شدن (حتی بصورت جزئی)‌قرار گیرد.
چون برخی از فازها و ساختارهایی که در برخی از روش‌های عملیات حرارتی (مثلاً کوئنچ در آب) به وجود می‌آیند، پایدار نیستند، بنابراین کاربرد نمودار تعادلی آهن-کربن در عملیات حرارتی محدود است.
فلز
فلز ماده‌ای است که می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد، یا به طرح‌های گوناگون در آورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهم‌تر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده و یا خیلی محکم و مقاوم باشند.
شکل واقعی فلزات:
شکل واقعی فلزات به اندازه یون و تعداد الکترون‌هایی که هر یون در حوزه اشتراکی دارد و انرژی یون‌ها و الکترون‌ها بستگی دارد. هر قدر فلز گرمتر شود این انرژی زیادتر خواهد شد. پس فلزات گوناگون ممکن است طرح‌های گوناگونی به خود بگیرند. یک فلز ممکن است در حرارت‌های مختلف، طرح‌های متنوعی را اختیار کند، اما در بیشتر آرایش‌ها، یون‌ها کاملاً پهلوی هم قرار دارند، و معمولاً تراکم در فلزات زیادتر از دیگر مواد است. اختلافات عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات.
فلزات هادی خوب برق هستند. چون الکترون‌های آنها برای حرکت مانعی ندارند. همه فلزات جامد و مایع گروهی الکترون آزاد دارند، طبعا همه فلزات هادی‌های خوب الکتریسیته هستند. به این سبب فلزات از دیگر گروه‌های عناصر، کاملاً متفاوت دارد.
اختلاف عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات، در توانایی هدایت گرما و الکتریسیته است. هادی خوب آزمایش‌های مربوط به گرما جسمی است که ذرات آن طوری تنظیم شوند که بتوانند آزادانه نوسان یافته و به ذرات مجاور خود نیز امکان نوسان آزاد را بدهند. "گرم شدن" همان نوسانات سریع یون‌ها و الکترون‌ها است. در فلزات چون گروه الکترون‌ها، غبار مانند یون‌ها را احاطه می‌کنند، طبعا هادی‌های خوبی برای حرارت هستند «رسانش گرمایی فلزات). یک اتم یا گروهی از اتم‌ها که تعدادی الکترون گرفته یا از دست داده باشد، یون نامیده می‌شود. یونهای با بار مثبت کاتیون و یونهای با بار منفی آنیون نامیده می‌شوند. الکترون: کوچک‌ترین ذره تقسیم ناپذیر با بار منفی است که بخشی از هر اتم را تشکیل می‌دهد. جرم الکترون ۱۸۳۷÷۱ جرم پروتون است. جرم مطلق ‎۱۰-۳۱ * ۹٬۱۰۹۰۸ کیلوگرم و جرم نسبی (جرم اتمی) آن ‎۱۰-۴ * ۵٬۴۸۵۹۷ است(
مقاومت مکانیکی فلز
مقصود آن مقدار باری است که فلز می‌تواند تحمل کرده، نشکند. بسیاری از فلزات، وقتی گرم هستند، اگر تحت فشار قرار گیرند، شکل خود را زیادتر از موقعی که سرد هستند، تغییر می‌دهند. بسیاری از فلزات در زیر فشار متغییر مانند نوسانات، آسانتر از موقعی که سنگین باری را تحمل می‌کنند، می‌شکنند.
علت درخشش فلزات
دلیل اول آن است که با طرح ریزی و براق کردن صحیح می‌توان فلزات را به شکل خیلی صاف تهیه کرد. گر چه آنها نیز تصاویر را خوب منعکس می‌کنند، ولی ظاهر سفید و درخشان بیشتر قطعات فلزی صیقلی شده را ندارند. بطور کلی جلا و درخشندگی فلز بستگی دارد به گروه الکترون‌های آن دارد.
الکترون‌ها می‌توانند هر نوع انرژی را که به روی فلزات می‌افتد جذب کنند؛ زیرا در حرکت آزاد هستند. بیشتر انرژی الکترون‌ها از تابش نوری است که به آنها می‌افتد، خواه نور آفتاب باشد یا نور برق. اکثر فلزات همه انرژی جذب شده را پس می‌دهند، به همین دلیل، نه تنها درخشان بلکه سفید به نظر می‌آیند.
علت تغییر شکل فلزات
بسیاری از فلزات در حرارت ویژه‌ای، آرایش یون‌های خود را تغییر می‌دهند. با تغییر ترتیب آرایش یون‌های بسیاری از خصوصیات دیگر فلز نیز دگرگون می‌شود و ممکن است فلز کم و بیش شکننده، قردار، بادوام و قابل انحنا شود یا اینکه انجام کار با آن آسان گردد. بسیاری از فلزات در هنگام سرد بودن، به سختی تغییر شکل می‌پذیرند. بیشتر فلزات جامد را به زحمت می‌توان در اثر کوبیدن به صورت ورقه و مفتو‌ل‌های سیم در آورده، ولی اگر فلز گرم شود، انجام هر دو آسان است.
به قسمتی همگن و مشخص از یک ماده که در آن خواص فیزیکی و ساختار شیمیایی بصورت پیوسته (نه گسسته) تغییر کند، فاز گفته می‌شود.
هر فاز توسط مرزهای حقیقی از فازهای مجاور خودش جدا می‌‌شود که در این مرزها خواص به صورت گسسته تغییر می‌کنند.
لازم نیست که این بخش قابل تمایز ماده یکپارچه (پیوسته) باشد. مثلاً یک مایع پخش شده در داخل یک مایع دیگر نیز یک سیستم دوفازی به وجود می‌آورد.
گازهای بطور کامل در یکدیگر حل می‌شوند بنابراین همواره تک‌فاز به حساب می‌آیند.
همگن بودن یک فاز به معنای وجود ترکیب شیمیایی معین و دقیق نیست زیرا تغییر ترکیب (به صورت پیوسته) مثلاً در محلو‌ل‌های مایع یا جامد ویژگی همگن بودن آنها را به هم نمی‌زند.
اختلاف خواص در فازها
فازهای مختلف از لحاظ ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری و یا حالت ماده با یکدیگر اختلاف دارند. هنگامی که ماده ای تغییر فاز میدهد ماهیت شیمیایی آن تغییر نمیکند .پس تغییر فاز یک تغییر فیزیکی است