Ludzie odkryli, że dzięki zmieszaniu miedzi na przykład z cyną uzyskuje się brąz, metal znacznie twardszy i odporniejszy mechanicznie. Jeszcze twardsze od brązu są stopy żelaza z węglem, które nie znajdowały szerszego zastosowania aż do około 1000 roku p.n.e., kiedy to pierwsi metalurdzy wynaleźli piece, dające tak wysoką temperaturę, że możliwe stało się wydzielanie żelaza z rudy. Pomimo swej twardości stopy żelaza z węglem mogą pochłaniać tylko niewielką energię, przy większej pękają. Już wcześniej metalurdzy zauważyli, że przedmuchiwanie powietrza przez ten związek chemiczny zmniejsza zawartość węgla, co nadaje stopowi większą plastyczność; spostrzeżenie to umożliwiło otrzymanie po raz pierwszy stali. Od tego czasu postęp w rozwoju techniki nierozłącznie związany był z doskonaleniem możliwości projektowania materiałów o.