硬質合金主要由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結金屬。硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物，它們的硬度很高，熔點都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。另外，過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性，也可以充當硬質合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。而粘結金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷和鎳。
硬質合金，選用的原料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。原料按規定組成比例進行配料，加進酒精或其他介質在濕式球磨機中濕磨，使它們充分混合、粉碎，經干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑，再經過干燥、過篩制得混合料。然后，把混合料制粒、壓型，加熱到接近粘結金屬熔點（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結金屬便形成共晶合金。經過冷卻，硬化相分布在粘結金屬組成的網格里，彼此緊密地聯系在一起，形成一個牢固的整體。硬質合金的硬度取決于硬化含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越細，則硬度也越大。硬質合金的韌性由粘結金屬決定，粘結金屬含量越高，抗彎強度越大。
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性。硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現在新型硬質合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數百倍。
硬質合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。
高溫合金通常在700℃（甚至1000℃）以上高溫環境下工作，必須有抗氧化腐蝕和高溫強度等特殊性能。
易被氧化腐蝕是金屬的弱點，而在高溫條件下，金屬的氧化腐蝕反應將大大加快，結果會使金屬表面粗糙，影響其精度和強度，嚴重時甚至會使零件報廢。若在有腐蝕性介質的高溫條件下工作（如高溫高壓的汽油燃燒后氣體中含磷、硫、釩元素），則腐蝕作用更強，所以高溫合金必須具備很高的抗氧化腐蝕能力。
高溫合金在極高的溫度下工作，必須具備足夠的抗蠕變（即固體材料在一定應力的作用下發生緩慢而連續的形變）能力，以保證它在一定的溫度和應力的條件下，經過長時間工作，總的形變仍在一定的容許限度以內。
高溫合金由于在高溫下工作或在溫度交替變化的條件下工作，比常溫下更易發生疲勞破壞，或由于工作過程中反復急劇的冷熱變化形成相當大的熱應力而造成疲勞破壞。高溫合金必須具有良好的耐疲勞（即在長期變化載荷的作用下材料或零件發生突然斷裂的現象）性能。
為了適應最新高科技的需要，以難熔金屬為基體的高溫合金可以在1500℃以上的高濕環境下工作，適合于制造工作在高溫、高應力環境下的航天器零部件。
