Θεωρητικά, ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου-άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 2%. Ο χυτοσίδηρος που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές περιέχει γενικά λιγότερο από 4,5% άνθρακα. Στην πράξη, τα κράματα σιδήρου-άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 1,7% ονομάζονται χυτοσίδηρος και εκείνα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 1,7% ονομάζονται χάλυβας.
Η χημική του σύνθεση φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:
| Ονομα | Χημική σύνθεση (%) | |||||
| C (άνθρακας) | Si (πυρίτιο) | Mn (μαγγάνιο) | P (φώσφορος) | S (θείο) | Fe (σίδηρος) | |
| Ακατέργαστος σίδηρος |
Πάνω από 1,7 |
1.5-4.5 |
Γύρω στο 1.0 |
0.1-0.2 |
0.05-0.2 |
Γύρω στο 92 |
| Ατσάλι |
Κάτω από 1.7 |
0.15-0.35 |
Περίπου 0.8 |
0.055 |
0.05 |
Γύρω στο 98 |
Η ικανότητα των μεταλλικών υλικών να αντιστέκονται σε παραμόρφωση και θραύση υπό στατικό φορτίο ονομάζεται αντοχή. Η μέγιστη ικανότητα των υλικών να αντιστέκονται σε εξωτερική δύναμη ονομάζεται όριο αντοχής, γνωστό και ως καταστροφική αντοχή.
Το όριο αντοχής όταν η εξωτερική δύναμη είναι εφελκυστική ονομάζεται αντοχή εφελκυσμού και ο κωδικός του είναι бb.
Το όριο αντοχής όταν η εξωτερική δύναμη είναι θλιπτική ονομάζεται αντοχή σε θλίψη και ο κωδικός του είναι бbc.
Η εξωτερική δύναμη είναι κάθετη στον άξονα του υλικού και κάμπτει το υλικό μετά τη δράση. Το όριο αντοχής αυτή τη στιγμή ονομάζεται αντοχή κάμψης και ο κωδικός του είναι бbb.
Η αρχική μονάδα διαφόρων αντοχών είναι "κιλά/χιλιοστά", η οποία πλέον έχει αλλάξει σε megapascals και ο κωδικός της είναι MPa.
Η απόδοση μεταλλικών υλικών που φτάνουν σε μια ορισμένη παραμόρφωση υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων και μπορούν να αποκαταστήσουν την αρχική τους κατάσταση όταν αφαιρεθεί η εξωτερική δύναμη ονομάζεται ελαστικότητα. Το μέγιστο όριο ελαστικών μετάλλων για να αντέχουν εξωτερικές δυνάμεις ονομάζεται ελαστικό όριο και ο κωδικός του είναι "бc".
Όταν τα μεταλλικά υλικά φτάσουν σε έναν ορισμένο βαθμό υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων, ακόμα κι αν η εξωτερική δύναμη δεν αυξάνεται πλέον, η παραμόρφωση του υλικού συνεχίζει να υπάρχει. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «απόδοση». Η τάση στην οποία αρχίζει η απόδοση ονομάζεται "σημείο απόδοσης", με την κωδική ονομασία "бs".
Η ικανότητα ενός μετάλλου να παράγει μόνιμη παραμόρφωση χωρίς να σπάει ονομάζεται πλαστικότητα, γνωστή και ως πλαστικότητα.
Η ικανότητα ενός μετάλλου να αντιστέκεται στην κρούση ονομάζεται "σκληρότητα", με την κωδική ονομασία "k" και η αρχική μονάδα είναι χιλιόγραμμα μέτρα/cm². Τώρα έχει αλλάξει σε joules, με την κωδική ονομασία "J".
Η ιδιότητα ότι τα μεταλλικά υλικά μπορούν να έλκονται σε σύρματα, μειώνοντας το εμβαδόν της διατομής και αυξάνοντας το μήκος ονομάζεται ολκιμότητα. Η ιδιότητα ότι τα υλικά μπορούν να σφυρηλατηθούν ή να τυλιχτούν σε πλάκες για να επεκτείνουν την περιοχή τους ονομάζεται ολκιμότητα.
Η ικανότητα των μεταλλικών υλικών να αντιστέκονται σε άλλα σκληρότερα αντικείμενα από την πίεση στην επιφάνεια ονομάζεται σκληρότητα.
Η ιδιότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κοπή εργαλείων ονομάζεται μηχανική ικανότητα. Όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα και η σκληρότητα, τόσο πιο δύσκολο είναι να κοπεί.
Η ιδιότητα του αγώγιμου ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται αγωγιμότητα, η οποία συνήθως αντιπροσωπεύεται από ειδική αντίσταση, με την κωδική ονομασία "ρ", με μονάδες ohm·cm²/μέτρο, με την κωδική ονομασία "Ω·cm²/m". Το αντίστροφο αντίστασης είναι ο ηλεκτρικός συντελεστής ή αγωγιμότητα.
Η ιδιότητα των μετάλλων να μεταφέρουν μαγνητική δύναμη ονομάζεται μαγνητική αγωγιμότητα. Ο σίδηρος έχει την ισχυρότερη μαγνητική αγωγιμότητα, ακολουθούμενο από το κοβάλτιο και το νικέλιο, και αυτά τα μέταλλα ονομάζονται σιδηρομαγνητικά μέταλλα.
Η θέρμανση ενός μετάλλου σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια η τοποθέτησή του σε σβήσιμο για να μειωθεί ξαφνικά η θερμοκρασία του ονομάζεται σβήσιμο. Το σβήσιμο μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα ενός μετάλλου και να μειώσει πολύ την πλαστικότητά του.
Η θέρμανση ενός μετάλλου σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η διατήρηση του ζεστού για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια η αργή ψύξη του ονομάζεται ανόπτηση. Η ανόπτηση μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα και την ευθραυστότητα του μετάλλου και να αυξήσει την πλαστικότητά του.
Η θερμική επεξεργασία της θέρμανσης ενός μετάλλου πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία και στη συνέχεια της ψύξης του σε ακίνητο αέρα ονομάζεται κανονικοποίηση. Η κανονικοποίηση μπορεί να βελτιώσει τους κόκκους, να βελτιώσει τις μηχανικές ιδιότητες και τη μηχανική ικανότητα.
Η επαναθέρμανση ενός σβησμένου μετάλλου σε μια ορισμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια η ψύξη του με συγκεκριμένο τρόπο ονομάζεται σκλήρυνση. Ο σκοπός της σκλήρυνσης είναι να εξαλειφθεί η εσωτερική πίεση που δημιουργείται από το σβήσιμο, να μειωθεί η αντοχή και η ευθραυστότητα και να αποκτηθούν οι απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες.





