Una aleación es una mezcla de elementos químicos, que forma una sustancia impura (mezcla) que conserva las características de un metal. Se diferencia de un metal impuro en que, con una aleación, los elementos agregados están bien controlados para producir propiedades deseables, mientras que los metales impuros (como el hierro forjado) están menos controlados, aunque a menudo se consideran útiles. Las aleaciones se obtienen mezclando dos o más elementos, al menos uno de los cuales es un metal. Generalmente se le llama metal primario o metal base, y el nombre de este metal también puede ser el nombre de la aleación. Los otros constituyentes pueden ser metales o no, pero, cuando se mezclan con la base fundida, serán solubles y por lo tanto, se disolverán en la mezcla.
Las propiedades mecánicas de las aleaciones suelen ser bastante diferentes de las de sus constituyentes individuales. Un metal que normalmente es muy blando (maleable), como el aluminio, puede alterarse aleándolo con otro metal blando, como el cobre. Aunque ambos metales son muy blandos y dúctiles, la aleación de aluminio resultante tendrá una resistencia mucho mayor. Agregar una pequeña cantidad de carbono no metálico al hierro incrementa su ductilidad y le confiere una mayor resistencia al formar una aleación conocida como acero. Debido a su muy alta resistencia, pero aún sustancial tenacidad, y su capacidad de ser alterado en gran medida por tratamiento térmico, el acero es una de las aleaciones más útiles y comunes en el mundo moderno. Al agregar cromo al acero, se puede mejorar su resistencia a la corrosión, creando acero inoxidable, mientras que agregar silicio alterará sus características eléctricas, produciendo acero eléctrico.
Al igual que el aceite y el agua, es posible que un metal fundido no siempre se mezcle con otro elemento. Por ejemplo, el hierro puro es casi completamente inmiscible con el cobre. Incluso cuando los constituyentes son solubles, cada uno normalmente tendrá un punto de saturación, más allá del cual no se puede agregar una mayor proporción del constituyente. El hierro, por ejemplo, puede contener un máximo de 6,67 % de carbono. Aunque los elementos de una aleación normalmente deben ser solubles en el estado líquido, es posible que no siempre lo sean en el estado sólido. Si los metales permanecen solubles cuando están sólidos, la aleación forma una solución sólida, convirtiéndose en una estructura homogénea formada por cristales idénticos, llamada fase "Fase (materia)"). Si a medida que la mezcla se enfría los componentes se vuelven insolubles, pueden separarse para formar dos o más tipos diferentes de cristales, creando una microestructura heterogénea de diferentes fases, algunas con más de un constituyente que el otro.
Sin embargo, en otras aleaciones, es posible que los elementos insolubles no se separen hasta que se produzca la cristalización. Si se enfrían muy rápidamente, primero cristalizan como una fase homogénea, pero son supersaturados con los componentes secundarios. Conforme pasa el tiempo, los átomos de estas aleaciones sobresaturadas pueden separarse de la red cristalina, volviéndose más estables, y formando una segunda fase que sirve para reforzar los cristales internamente.
Algunas aleaciones, como el electro "Electro (aleación)"), una aleación de plata y oro, se producen de forma natural. Los meteoritos a veces están formados por aleaciones naturales de hierro y níquel, pero no son nativos de la Tierra. Una de las primeras aleaciones fabricadas por humanos fue el bronce, que es una mezcla de los metales estaño y cobre. El bronce era una aleación extremadamente útil para los antiguos, porque es mucho más fuerte y duro que cualquiera de sus componentes. El acero era otra aleación común. Sin embargo, en la antigüedad, solo podía crearse como un subproducto accidental del calentamiento del mineral de hierro en los procesos de fundición "Fundición (metalurgia)") durante la fabricación del hierro. Otras aleaciones antiguas incluyen el peltre, el latón y el arrabio. En la era moderna, el acero se puede producir de muchas formas: variando únicamente el contenido de carbono, produciendo aleaciones blandas como el acero al carbono o aleaciones duras como el acero elástico. Los aceros aleados se pueden fabricar agregando otros elementos, como cromo, molibdeno, vanadio o níquel, lo que da como resultado aleaciones como el acero rápido o acero para herramientas. Por lo general, se alean pequeñas cantidades de manganeso con la mayoría de los aceros modernos debido a su capacidad para eliminar impurezas no deseadas, como fósforo, azufre y oxígeno, que pueden tener efectos perjudiciales en la aleación. Sin embargo, la mayoría de las aleaciones no se crearon hasta el siglo , como varios tipos de compuestos de aluminio, de titanio"), de níquel") y de magnesio. Algunas superaleaciones modernas, como el incoloy"), el inconel y el hastelloy, pueden constar de multitud de elementos diferentes.
Una aleación es técnicamente un metal impuro, pero cuando se hace referencia a aleaciones, el término impurezas generalmente denota elementos indeseables. Estas impurezas proceden de los metales base y de los elementos de aleación, pero se eliminan durante el proceso de producción. Por ejemplo, el azufre es una impureza común en el acero, que se combina fácilmente con el hierro para formar sulfuro de hierro, que es muy frágil y crea puntos débiles en el metal.[21] Litio, sodio y calcio son impurezas comunes en las aleaciones de aluminio, que pueden tener efectos adversos en el fallo estructural de las piezas fundidas. Por el contrario, los metales puros que contienen impurezas no deseadas a menudo se denominan metales impuros y no suelen denominarse aleaciones.[22].