Für anspruchsvolle Anwendungen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit oder eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, sind häufig Nickellegierungen erforderlich. Die Familie von Nickel und Nickelverbindungen umfasst: diverse reine Nickellegierungen, binäre Ni-Cu-, Ni-Si- oder Ni-Mo-Legierungen, ternäre Legierungen wie Ni-Cr- Fe, Ni-Cr-Mo, usw. und Superlegierungen.

Reiner, handelsüblicher Nickel zeichnet sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Reduktionsatmosphäre aus.

Nickel und Kupfer bilden eine Feststofflösung über die gesamte Verbindungspalette. Diese Legierungen können daher nur kalt verfestigt oder gehärtet werden und weisen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, mit besseren Merkmalen als reiner Nickel in Reduktions- oder als Kupfer in Oxidationsatmosphäre.

Nickel- und Chromlegierungen, Nickel-, Chrom- und Eisenlegierungen sowie Nickel- und Molybdänlegierungen sind Legierungen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und insbesondere mit hoher Temperaturbeständigkeit.

Nickel kommt in der Zusammensetzung unterschiedlicher Familien von Metalllegierungen vor. Unter Ausschluss der Edelstahl-Sorten (die nicht zur Familie der Nickellegierungen sondern der Stahlsorten gezählt werden) lassen sich Nickellegierungen in drei Kategorien einteilen:

Eisen-Nickel-Legierungen werden mit Blick auf ihre manchmal erstaunlichen physikalischen Eigenschaften eingesetzt. So ist z. B. Invar, eine Eisen-Nickelverbindung mit einem Nickelanteil von 36 % (FeNi36), unterhalb von 200 °C praktisch nicht dehnbar. Sie kommt in der Kryotechnik (Tanks von Gastankern), in der Laserphysik (Strukturelement) oder in Bildschirmen von Kathodenstrahl-Fernsehgeräten („shadow mask“) zur Anwendung. Zu den begehrten physikalischen Eigenschaften von Eisen-Nickel-Legierungen zählen die magnetischen Eigenschaften (Legierungen mit starker magnetischer Durchlässigkeit, Legierungen mit niedrigem Curie-Punkt, magnetostriktive Legierungen), die Elastizitätseigenschaften (Legierungen mit sehr niedrigem Thermoelastizitätskoeffizient), sowie ihre außerordentlichen Dehnungseigenschaften („nicht-dehnbare“ Legierungen oder Legierungen mit kontrollierter Wärmedehnung)

Kupfer-Nickel-Legierungen (Cupronickel) sind außerordentlich korrosionsbeständig in saurer oder Hochsee-Umgebung, leicht formbar und schweißbar.

Als Superlegierungen bezeichnet man eine Familie komplexer Legierungen auf Nickel- (oder Kobalt-) Grundlage mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit in trockener Atmosphäre und bei hohen Temperaturen und mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften (hohe elastische Streckgrenze, Fließbeständigkeit). Dies sind ausgemachte Werkstoffe für den Bau von Strahlturbinen (Luftfahrt) und von bestimmten Heizkesseln. Diese Legierungen wurden durch den ständigen Bedarf im Flugzeugmotorbau seit Mitte des 20. Jahrhunderts kontinuierlich verbessert.

Nickel kommt ebenfalls als Kathodenmaterial von Nickel-Cadmium-Alkali-, Nickel-Metallhydrid- und Nickel-Zink-Akkus zur Anwendung.

Saiten der Elektrogitarre: Nickel wird für verschiedene Saitentypen verwendet.

Es ist hilfreich, den Einsatz von Nickel in den unterschiedlichen Sparten der Verhüttung und Metallurgie zu kennen:

10 % werden in unlegiertem Zustand verarbeitet, hauptsächlich in Form elektrolytischer Beschichtungen;

10 % werden zur Produktion von Nickelstählen und Eisen-Nickel-Legierungen eingesetzt;

10 % werden zu korrosionsbeständigen Superlegierungen auf Nickelbasis und zu hochfeuerfesten Legierungen verarbeitet;

60 % werden zu rostfreien Legierungen verarbeitet;

5 % kommen in Gießereien zum Einsatz;

5 % werden zu Chemikalien und bei der Münzprägung verwendet.

Wie bei zahlreichen anderen Metallen wird Nickel in reinem Zustand wesentlich seltener verwendet als in Form von Legierungen mit anderen Elementen.

• Maraging-Stahl oder ausgehärteter Stahl (Ausscheidungshärteverfahren)

Als wichtigster Vertreter der Stähle mit guten mechanischen Eigenschaften besteht er zu 18% aus Nickel, zu 8% aus Kobalt, zu 4% aus Molybdän und zu 0,03% aus Kohlenstoff sowie aus verschiedenen anderen Elementen wie Mangan, Titan, Aluminium oder Silizium.

• Constantan (geschütztes Markenzeichen)

Dies ist eine Kupfer-Nickel-Legierung, die u. a. zur Konfektion von Heizdrähten verwendet wird.

• Invar

Dies ist eine Eisenlegierung mit 36% Nickel, deren Ausdehnungskoeffizient nahe bei Null liegt. Sie wird im Uhrmacherhandwerk und in allen Bereichen verwendet, in denen die Teile Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Für eine Vielzahl von Anwendungen mussten Legierungen entwickelt werden, die auch bei hohen Temperaturen (zwischen 700 und 1000°C) brauchbare mechanische Eigenschaften behalten, ohne dass diese durch Oxidation beeinträchtigt werden.

Gattungsbegriff für komplexe Legierungen mit hervorragender Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Druck, Oxidation, hoher Standfestigkeit gegen Fließen und Lastwechsel (gleichermaßen gegen mechanische oder thermische Beanspruchungen). Sie werden vornehmlich in der Luftfahrtindustrie, zum Bau chemischer Reaktoren, in der Kryotechnik und in Heizkraftwerken verwendet.

Dies bezeichnet die Eignung einer Legierung zum Härten. Diese Fähigkeit ist häufig durch die Korngröße des Stahls und die Qualität der Verhüttung bedingt.