โลหะผสมของทองแดง โดยมีสังกะสีเป็นธาตุผสมหลัก สังกะสีที่ผสมเข้าไป จะมีผลทำให้ทองเหลืองมีคุณสมบัติต้านทางแรงดึงและความเหนียวสูงขึ้นปริมาณของสังกะสีในทองเหลือง จะทำให้สีของทองเหลืองเปลี่ยนไป กล่าวคือ  ถ้ามีปริมาณสังกะสีผสมน้อย  โลหะผสมนี้จะมีสีแดงชมพู ถ้ามีสังกะสีผสมมากโลหะจะมีสีเหลืองซีดลงตามลำดับ

       ก่อนที่จะศึกษาถึงคุณสมบัติทางกลของทองเหลืองนั้น  ควรต้องมีความเข้าในในแผนภาพสมดุลระหว่าง  ทองแดง – สังกะสี  ว่าเมื่อปริมาณสังกะสีผสมในปริมาณต่าง ๆ กันจะมีผลทำให้เกิดเฟสต่าง ๆ อย่างไรบ้าง  และจะมีผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของทองเหลืองอย่างไร สำหรับแผนภาพสมดุล ของโลหะ ทองแดง – สังกะสี  

       ทองเหลืองที่มีสังกะสีผสมอยู่น้อยกว่า  39% จะเป็นโลหะเฟสเดียวคือ  แอลฟาเฟส  (   a   phase) ซึ่งมีคุณสมบัติทางด้านความต้านทานแรงดึงและความเหนียวสูงเหมาะสำหรับนำไปใช้ในงานด้านวิศวกรรม แต่ถ้าทองเหลืองมีปริมาณสังกะสีอยู่ระหว่าง 39 – 46.6%  โลหะจะมี 2 เฟสคือ  a + b และมีปริมาณสังกะสีผสมเพิ่มขึ้นเป็น  46.6 – 50%  โลหะจะมีเฟสเดียวคือ เบตาเฟส   (b   phase) ในส่วนผสมนี้ คุณสมบัติทางด้านความเหนียว และความต้านทานแรงดึงของทองเหลืองจะลดลงมากซึ่งไม่เหมาะที่จะนำไปใช้งานทางด้านวิศวกรรม และถ้ามีปริมาณสังกะสีเพิ่มขึ้นมากกว่า 50 % โลหะทองเหลืองจะมี 2 เฟส คือ  a + b ซึ่งจะทำให้โลหะนี้เปราะไม่เหมาะที่จะนำไปใช้งานเลย ด้วยเหตุนี้เองที่ทำให้ทองเหลืองที่มีปริมาณผสมของสังกะสีน้อยกว่า 40 % ถูกนำมาใช้งานทางด้านวิศวกรรมอย่างกว้างขวาง เช่น  70:30 Brass  และ  60:40  Brass  (Muntz  Metal) 

       70:30 Brass  (ทองเหลืองแอลฟา) ทองเหลืองชนิดนี้ซึ่งบางครั้งมีชื่อเรียกว่า  Cartridge  Brass  ทองเหลืองชนิดนี้จะมีสังกะสีผสมอยู่ประมาณ  30 % โดยน้ำหนัก  เป็นทองเหลืองที่มีความแข็งแรงและมีความเหนียวสูง เหมาะที่จะนำไปใช้งาน เช่น  ทำปลอกกระสุน นอกจากนั้นยังอาจนำไปผลิตเป็นแผ่นโดยผ่านการรีดเย็น และเหมาะที่จะนำไปแปรรูปโดยกรรมวิธีการทำงานเย็น

       60:40 Brass  (Muntz  Metal)  ทองเหลืองชนิดนี้ถูกค้นพบโดย  G.F.  Muntz  เป็นทองเหลืองที่เหมาะสำหรับงานหล่อหรือนำไปแปรรูปโดยกรรมวิธีการทำงานร้อน

       คุณสมบัติของทองเหลือง โดยทั่วไปจะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนต่ำ เมื่อมีปริมาณสังกะสีเพิ่มขึ้น ทองเหลืองจะถูกกัดกร่อนได้เร็วมากเมื่อสัมผัสกับน้ำทะเล ดังนั้นจึงนิยมผสมธาตุอื่น ๆ เข้าไปในทองเหลืองเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนและเพิ่มคุณสมบัติทางด้านอื่น ๆ ด้วย ธาตุทีผสมเข้าไปในทองเหลืองได้แก่  ตะกั่ว  ดีบุก นิกเกิล  อะลูมิเนียม  เหล็ก  และแมงกานีส เป็นต้น

ผลของธาตุต่าง ๆ ในทองเหลือง             

       ตะกั่ว  อาจมีผสมอยู่ในทองเหลืองได้ เนื่องจากติดเข้ามากับสังกะสีซึ่งจะมีไม่เกิน 0.5%  แต่ถ้ามีตะกั่วมากกว่า 0.5% จะเรียกว่า  “ทองเหลืองที่มีตะกั่ว” (Leaded  Brass) ในทองเหลืองหล่อโดยทั่วไป มีตะกั่วผสมอยู่มากเพราะตะกั่วมีคุณสมบัติช่วยให้การไหลตัวของน้ำโลหะได้ดี  นอกจากนี้จะช่วยเพิ่มคุณสมบัติในการนำไปตกแต่งด้วยเครื่องจักรได้ง่าย  เช่น  ทองเหลืองกลึง ไส ง่าย  (Free-Cutting  brass, 58%  Cu-39%  Zn-3%  Pb)  ส่วนคุณสมบัติความต้านทานแรงดึงและความเหนียวของทองเหลืองจะลดลง  เมื่อมีปริมาณตะกั่วผสมมากขึ้น  ด้วยเหตุนี้เองทองเหลืองที่จะนำมาใช้ในการขึ้นรูป  มักจะมีตะกั่วผสมอยู่น้อยกว่าทองทองเหลืองหล่อ

       ดีบุก  ผสมในทองเหลืองได้เล็กน้อย โดยปกติไม่เกิน  6%  เพราะถ้ามากกว่านี้จะจัดอยู่ในประเภทบรอนซ์แทน ดีบุกช่วยเพิ่มคุณสมบัติต้านทานแรงดึง และมีคุณสมบัติความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี สามารถใช้ทำชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ต้องสัมผัสกับน้ำทะเล เช่นทองเหลืองที่เรียกว่า  Naval Brass  (60% Cu,  39.25% Zn,  0.75 % Sn ) และ Admiralty  Brass ซึ่งมีส่วนผสม (71% Cu, 28% Zn, 1% Sn)

       นิกเกิล เป็นธาตุที่ผสมในทองเหลืองแล้ว ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี  เช่น ทองเหลืองนิกเกิล  (nickel brass, 65% Cu-18%  Ni-17% Zn) แต่ถ้าเพิ่มนิกเกิลจำนวนมาก และพอเหมาะกับปริมาณสังกะสี จะทำให้เปลี่ยนเป็นสีขาวคล้ายเงิน เรียกว่า  นิกเกิลเงิน  ( Silver  Nickel)

       อะลูมิเนียม ช่วยให้ทองเหลืองมีความต้านทานแรงดึงสูงขึ้น และมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนดี นอกจากนี้ยังช่วยลดการสูญเสียโลหะสังกะสีในขณะหลอมเหลวโดยเกิดเป็นฟิล์มของอะลูมิเนียมออกไซด์คลุมผิวโลหะเหลวได้

       เหล็กและแมงกานีส จะผสมเข้าไปในทองเหลืองประเภทที่เรียกว่า  “ทองเหลืองต้านทานแรงดึงสูง” (High  Yensile  Brass)  ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับทองเหลือง