合金由多種化學元素組成，合金中的各金屬之間會形成金屬間化合物，金屬間化合物結構更穩定，金屬鍵不容易斷裂，使得硬度增加。所以合金的硬度比純金屬的硬度大。
單一的金屬是一種組元，合金是多種組元。一種金屬材料的硬度取決於它原子間的化學鍵的強度，化學鍵強度越大，原子結合越緊密，抵抗形變的能力就越大，硬度也越大。
金屬鍵一般越短結合力越大，還有結構，比如面心立方結構的金屬比體心立方密排度更高，結合更緊密,硬度也更大。同時合金原子不一樣大,原子間晶格產生畸變,有了畸變晶格勢壘就更大,原子擴散更困難,形變不容易。
例如鋼，鋼由C、N、ni、Cr等元素溶解在鐵中而形成，這些元素在鐵溶解對鐵基體中形成固溶體，對基體產生強化作用，即固溶強化，其得強度與硬度都比構成基體的任意一種金屬高。
