Nach klassischer Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Stähle sind die am häufigsten verwendeten, metallischen Werkstoffe. Durch die Legierung mit Kohlenstoff und anderen Legierungselementen in Kombination mit wärme- und thermomechanischer Behandlung (gleichzeitige thermische Behandlung mit plastischer Umformung) können die Eigenschaften des Stahls innerhalb eines breiten Anwendungsspektrums genutzt werden.

Hauptlegierungselemente sind Pb, P, S und Mn in Verbindung mit Schwefel. Durch den Zusatz von Blei werden die Schnittkräfte verringert, die Standzeit erhöht sich, der Werkzeugverschleiß reduziert sich und die Neigung zur Aufbauschneide nimmt ab. Durch die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit können optimale Oberflächen erzielt werden. Durch den Zusatz von Schwefel wird der Span kurzbrüchig.

Hierbei handelt es sich um unlegierten bis niedriglegierten Stahl. Bei hohen Schnittgeschwindigkeiten verringert sich die Bildung von Aufbauschneiden. Positive Werkzeugwinkel und geringe Vorschübe ergeben sehr gute Oberflächen an den Werkstücken.

Das bestimmende Element beim unlegierten Stahl ist Kohlenstoff (C). Alle anderen Elemente sind als geringfügig anzusehen, Dieser Werkstoff wird meist als Aufbaumaterial für weniger beanspruchte Werkstücke benutzt. Der gebräuchlichste unlegierte Werkstoff ist 1.1730 = C45.

Ein vielseitig einsetzbarer, legierter Werkzeugstahl ist der Kaltarbeitsstahl, bei dessen Einsatz die Temperaturbelastung nicht höher als 250°C sein sollte. Die Einsatzbereiche liegen hierbei im
Kaltumformen, Scheren und Schneiden. Durch die richtige Mischung der Legierungselemente erreichen diese Stähle eine hohe Verschleißbeständigkeit und eine gute Zähigkeit, welche für die genannten Einsatzbereiche erforderlich sind. Die wesentlichen Faktoren für den Einsatz sind maximale Oberflächenhärte sowie die Härtetiefe.

Dieser enthält mehr als ein Legierungselement (z.B. Chrom, Wolfram, Vanadium). Diese bilden zusammen mit Kohlenstoff Martensit, wodurch Härte und Verschleißfestigkeit zunehmen.

Der Kohlenstoffgehalt liegt beim Vergütungsstahl zwischen 0,2% und 0,6%. Die Hauptlegierungselemente sind Cr, Ni, V, Mo, Si und Mn. Diese Legierungselemente bestimmen zusammen mit der Wärmebehandlung die Zerspanbarkeit. Mit zunehmendem Kohlenstoffanteil muss die Schnittgeschwindigkeit reduziert werden. Die Schruppbearbeitung sollte vor dem Glühen geschehen. Bei der Fertigbearbeitung sollte die Schnittgeschwindigkeit nochmals deutlich reduziert werden.

Der Kohlenstoffgehalt liegt beim Nitritstahl zwischen 0,2% bis 0,4%. Die Hauptlegierungselemente sind Cr, Mo, Al und V. Die Zerspanung sollte wegen der sehr harten Werkstückoberfläche vor
dem Nitrieren erfolgen. Unvergütete Ausgangswerkstoffe neigen bei der Zerspanung zu schlechter Spanabfuhr und Gratbildung. Vergütete Ausgangswerkstoffe werden mit niedrigen Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet. Bei über 1% Ni-Gehalt ist der Werkstoff nur schwer zu zerspanen. Der Zusatz von S verbessert die Zerspanbarkeit.

Aluminium ist ein relativ weiches und zähes Metall. Es ist dehnbar und kann durch Auswalzen zu dünner Folie verarbeitet werden. Sogenannte Aluminium-Knetlegierungen lassen sich auch bei niedrigen Temperaturen gut verformen, biegen, pressen und schmieden. Durch Kaltverformung entstandene Spannungen können durch Weichglühen (bis 250 °C) beseitigt werden. Auch Duraluminium wird dadurch vorübergehend verformbar. Wegen seiner geringen Dichte wird Aluminium gern dort verwendet, wo Masse bewegt werden muss, z.B. im Fahrzeugbau. 

Aluminium kann im Druckgussverfahren in komplizierten Formen gefertigt werden, die spanende Nachbearbeitung ist hierbei sehr gut durchführbar.

Messing ist etwas härter als reines Kupfer, jedoch nicht so hart wie Bronze. Die Messingschmelze ist dünnflüssig und nimmt im Gegensatz zur reinen Kupferschmelze wenige Gase auf und lässt sich daher blasenarm gießen. Die verschiedenen Messingsorten unterscheiden sich durch ihren Zinkanteil, der in der Bezeichnung in Prozent angegeben wird. Eine der am häufigsten verwendeten Legierungen ist CuZn37, die 37 Prozent Zink enthält. Eine technische Bedeutung hat Messing dort, wo gleichzeitig eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine mechanische Stabilität wichtig sind.

Unter Gusseisen versteht man eine Gruppe von Eisenlegierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff und Silizium, sowie mit weiteren Bestandteilen wie Mangan, Chrom oder Nickel. Grauguss hat keine erkennbare Elastizität. Der Graphitanteil verleiht dem Werkstoff jedoch eine gute Wärmeleitfähigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und wegen der Versprödung eine gute Formsteifigkeit. Daher eignet sich Grauguss in besonderer Weise für Maschinenbetten und -ständer. Hinzu kommen vorteilhafte Selbstschmiereigenschaften bei der Bearbeitung und Nutzung des Materials.