Teoriassa harkkorauta on rauta-hiiliseos, jonka hiilipitoisuus on yli 2 %. Teollisissa sovelluksissa käytettävä harkkorauta sisältää yleensä alle 4,5 % hiiltä. Käytännössä rauta-hiiliseoksia, joiden hiilipitoisuus on yli 1,7 %, kutsutaan harkkoraudaksi ja niitä, joiden hiilipitoisuus on alle 1,7 %, teräkseksi.
Sen kemiallinen koostumus on esitetty seuraavassa taulukossa:
| Nimi | Kemiallinen koostumus (%) | |||||
| C (hiili) | Si (pii) | Mn (mangaani) | P (fosfori) | S (rikki) | Fe (rauta) | |
| Harkkorauta |
Yli 1.7 |
1.5-4.5 |
Noin 1.0 |
0.1-0.2 |
0.05-0.2 |
Noin 92 |
| Teräs |
Alle 1.7 |
0.15-0.35 |
Noin 0.8 |
0.055 |
0.05 |
Noin 98 |
Metallimateriaalien kykyä vastustaa muodonmuutoksia ja murtumista staattisen kuormituksen alaisena kutsutaan lujuudeksi. Materiaalien maksimaalista kykyä vastustaa ulkoista voimaa kutsutaan lujuusrajaksi, joka tunnetaan myös tuhovoimana.
Lujuusrajaa, kun ulkoinen voima on vetolujuus, kutsutaan vetolujuudeksi ja sen koodi on бb.
Lujuusrajaa, kun ulkoinen voima on puristusvoima, kutsutaan puristusvoimaksi, ja sen koodi on бbc.
Ulkoinen voima on kohtisuorassa materiaalin akseliin nähden ja taivuttaa materiaalia toiminnan jälkeen. Lujuusrajaa kutsutaan tällä hetkellä taivutuslujuudeksi ja sen koodi on bbb.
Alkuperäinen eri vahvuuksien yksikkö on "kilo/millimetri", joka on nyt muutettu megapascaliksi ja sen koodi on MPa.
Kimmoisuudeksi kutsutaan sellaisten metallimateriaalien suorituskykyä, jotka saavuttavat tietyn muodonmuutoksen ulkoisten voimien vaikutuksesta ja voivat palauttaa alkuperäisen tilansa, kun ulkoinen voima poistetaan. Elastisten metallien enimmäisrajaa ulkoisten voimien kestämiseksi kutsutaan elastisuusrajaksi, ja sen koodi on "бc".
Kun metallimateriaalit saavuttavat tietyn tason ulkoisten voimien vaikutuksesta, vaikka ulkoinen voima ei enää kasvaisi, materiaalin muodonmuutos jatkuu. Tätä ilmiötä kutsutaan "tuottoksi". Jännitystä, josta myöntyminen alkaa, kutsutaan "tuottopisteeksi", koodinimeltään "бs".
Metallin kykyä tuottaa pysyvää muodonmuutosta rikkoutumatta kutsutaan plastisuus, joka tunnetaan myös plastisuus.
Metallin kykyä vastustaa iskuja kutsutaan "sitkeydeksi", koodinimeltään "k", ja alkuperäinen yksikkö on kilogramma·metriä/cm². Nyt se on muutettu jouleiksi, koodinimeltään "J".
Ominaisuutta, että metallimateriaaleja voidaan vetää johtimiin, mikä pienentää poikkileikkausalaa ja lisää pituutta, kutsutaan sitkeydeksi. Ominaisuutta, että materiaaleja voidaan vasaralla tai rullata levyiksi niiden pinta-alan laajentamiseksi, kutsutaan sitkeys.
Metallimateriaalien kykyä vastustaa muiden kovempien esineiden painautumista pintaan kutsutaan kovuudeksi.
Ominaisuutta, jota voidaan käyttää työkalun leikkaamiseen, kutsutaan työstettävyydeksi. Mitä suurempi kovuus ja sitkeys, sitä vaikeampaa se on leikata.
Sähkövirran johtavuuden ominaisuutta kutsutaan johtavuudeksi, jota yleensä edustaa ominaisvastus, koodinimeltään "ρ", yksiköillä ohm·cm²/metri, koodinimeltään "Ω·cm²/m". Resistiivisyyden käänteisluku on sähkökerroin tai johtavuus.
Metallien ominaisuutta johtaa magneettista voimaa kutsutaan magneettiseksi johtavuudeksi. Raudalla on vahvin magneettinen johtavuus, seuraavaksi tulevat koboltti ja nikkeli, ja näitä metalleja kutsutaan ferromagneettisiksi metalleiksi.
Metallin kuumentamista tiettyyn lämpötilaan ja sen sijoittamista karkaisuun sen lämpötilan äkillisen alentamiseksi kutsutaan sammutukseksi. Karkaisu voi lisätä metallin kovuutta ja vähentää sen plastisuutta huomattavasti.
Metallin kuumentamista tiettyyn lämpötilaan, sen pitämistä lämpimänä jonkin aikaa ja sitten sen hitaasti jäähdyttämistä kutsutaan hehkutukseksi. Hehkutus voi vähentää metallin kovuutta ja haurautta ja lisätä sen plastisuutta.
Lämpökäsittelyä, jossa metalli kuumennetaan kriittisen lämpötilan yläpuolelle ja jäähdytetään sitten tyynessä ilmassa, kutsutaan normalisoimiseksi. Normalisointi voi jalostaa rakeita, parantaa mekaanisia ominaisuuksia ja työstettävyyttä.
Karkaisun lämmittämistä tiettyyn lämpötilaan ja sitten sen jäähdyttämistä tietyllä tavalla kutsutaan karkaisuksi. Karkaisun tarkoituksena on poistaa karkaisun aiheuttama sisäinen jännitys, vähentää lujuutta ja haurautta sekä saavuttaa vaaditut mekaaniset ominaisuudet.





