Eine Legierung ist eine metallische Substanz, die aus der Mischung mehrerer Metalle oder manchmal aus einem Metall mit einem anderen Element wie Kohlenstoff besteht. Legierungen gibt es seit etwa neun Jahrtausenden, aber wie in den meisten anderen Bereichen der Wissenschaft und Technologie hat sich der Großteil der Fortschritte in der Legierungstechnologie in den letzten Jahrzehnten vollzogen. In einer Legierung sollen sich die Bestandteile nicht durch chemische Reaktionen zu größeren Molekülen verbinden, sondern werden lediglich miteinander vermischt. Bei unterschiedlichen Verhältnissen zwischen zwei oder mehr Metallen weisen die hergestellten Legierungen leicht unterschiedliche Eigenschaften auf.
Das erste aus Erz gewonnene Metall war Kupfer. Kurz darauf wurde es mit Zinn kombiniert, um die stärkere Bronze zu schaffen, die über Jahrtausende die menschliche Technik dominierte. Diese Zeit wird heute Bronzezeit genannt.
Andere Metalle, die mit Kupfer vermischt wurden, um gröbere Varianten von Bronze zu bilden, waren Mangan, Aluminium, Silizium und Phosphor. Neben Bronze existierte über viele Jahre das schwächere Eisen, das schnell zu Rost zerfällt. Schließlich führten historische Kräfte dazu, dass Eisen Bronze in menschlichen Werkzeugen verdrängte, was die Eisenzeit um 1000 v. Chr. Einleitete, obwohl dieses Datum je nach Zivilisation und Region variiert.
Stahl ist eine weitere bekannte Legierung. Stahl besteht aus Eisen in Kombination mit einer kleinen (~2%) Menge Kohlenstoff, was den Unterschied in Bezug auf Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit ausmacht. Obwohl Stahl tausende Jahre alt ist, wurde er erst 1855 in Massenproduktion hergestellt. Der Schlüssel zur Kraft des Stahls ist die Art und Weise, in der Kohlenstoff die ansonsten regelmäßige Kristallanordnung im Eisen stört und die Kristallschichten anfällig für das Vorbeigleiten macht Ein weiterer.
Messing, ein dekoratives Metall, das zur Herstellung vieler Musikinstrumente verwendet wird, ist der Name für eine Sammlung von Kupfer-Zink-Legierungen. Becken, die in der Percussion verwendet werden, sind eine Legierung aus Kupfer und Zinn, wie Bronze. Das in Schmuck verwendete Gold und Silber ist kein reines Gold oder Silber, sondern typischerweise Legierungen mit einem geringen Prozentsatz an Kupfer oder anderen Metallen. Das in der Elektronik verwendete Lot besteht aus Blei und Zinn. Bei der Gewinnung von Eisen aus Erzen entstehen Legierungen, die unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff enthalten, darunter Schmiedeeisen, Roheisen und Gusseisen. Edelstahl, der beim Bau von Wolkenkratzern, Besteck und anderen Gegenständen verwendet wird, enthält Chrom und ist daher sehr beständig gegen Oxidation.
Beim Mischen von Legierungen ergeben sich unterschiedliche Temperaturen, unterschiedliche Eigenschaften – bei höheren Temperaturen werden Metalle feiner, bei niedrigeren Temperaturen heterogener. Legierungen schmelzen bei Hitze normalerweise nicht auf einmal, sondern bilden eine Suppe, die mit Metallstücken gefüllt ist, die einen höheren Schmelzpunkt haben.