Metallurgical Engineering ist der Bereich der Ingenieurwissenschaften, der sich der Bearbeitung von Metallen widmet. Es umfasst Bereiche wie die Gewinnung von Metallen aus der Erde, die Raffination von Metallerzen und die Konstruktion und Herstellung von Materialien aus Metallgemischen, sogenannten Metalllegierungen. Sie ist von enormer Bedeutung für Bereiche wie Fertigung und Konstruktion sowie für eine Vielzahl von Konsumgütern mit Metallkomponenten.
Dieser Bereich der Ingenieurwissenschaften wird üblicherweise in zwei Bereiche unterteilt, extraktive Metallurgie und physikalische Metallurgie. In der extraktiven Metallurgie wird metallurgische Technik verwendet, um aus der Erde abgebaute Metalle zu extrahieren und zu veredeln. Metalle werden fast immer mit anderen Materialien in Mineralvorkommen, die Erze genannt werden, vermischt und nicht allein gefunden und liegen häufig eher in chemischen Verbindungen als in reiner elementarer Form vor. Bevor diese Metalle verwendet werden können, müssen sie zunächst aus dem Erz entfernt werden.
Dies kann je nach Erz mit unterschiedlichen Methoden erfolgen. Erze können erhitzt werden, um physikalische Veränderungen und chemische Reaktionen im Erz hervorzurufen. Chemische Mittel können angewendet werden, um chemische Reaktionen in den das Metall enthaltenden Verbindungen hervorzurufen. Erze können in erhitztem Wasser gelöst werden, bis sie geschmolzen sind, damit das Metall durch elektrische Verfahren isoliert werden kann. Sobald das Metall nicht mehr chemisch mit anderen Elementen verbunden ist, wird es anschließend veredelt, um es physikalisch zu reinigen. Alle diese Methoden beruhen auf metallurgischen Kenntnissen.
Sobald Metalle durch extraktive Metallurgie aus der Umwelt gewonnen wurden, werden sie in der physikalischen Metallurgie verwendet. Eine der Hauptanwendungen der Metallurgie ist die Herstellung von Metalllegierungen durch die Kombination eines Metalls mit anderen Metallen oder nichtmetallischen Materialien. Legierungen können verschiedene Eigenschaften aufweisen, die sich von ihren Bestandteilen unterscheiden, und eine Vielzahl von Legierungen wurde entwickelt, um Materialien für unterschiedliche Aufgaben bereitzustellen. Am häufigsten werden die Bestandteile einer Legierung gemischt, indem sie so weit erhitzt werden, dass sie schmelzen, und dann miteinander vermischt werden und die Mischung abkühlen und erstarren lässt. Es sind auch andere Mittel zum Legieren von Materialien möglich, wie beispielsweise das Mischen in fester Pulverform und anschließendes Aussetzen unter großer Hitze und Druck, um sie zu verbinden.
Die Legierung kann dann einer Reihe verschiedener Behandlungsverfahren unterzogen werden, die ihre mechanischen Eigenschaften ändern, ohne ihre chemische Zusammensetzung zu ändern. Diese Prozesse können mechanisch sein und die Kristallstruktur der Legierung verändern, indem Kräfte darauf ausgeübt werden, um mechanische Spannungen zu verursachen. Sie können auch das Erhitzen der Legierung beinhalten, da Prozesse wie das längere Halten einer Legierung auf hoher Temperatur oder das Erhitzen und anschließende schnelle Abkühlen durch Eintauchen in kaltes Wasser oder Öl auch die kristalline Struktur beeinflussen können, in der die Atome der Legierung sind angeordnet. Die Metallurgietechnik wendet wissenschaftliche Erkenntnisse über die Eigenschaften verschiedener Stoffgemische und die physikalischen Auswirkungen verschiedener Behandlungen an, um einen Produktionsprozess zu entwickeln, um eine für eine bestimmte Anwendung am besten geeignete Legierung zu schaffen.
Somit steht die Hüttentechnik im Zentrum metallverarbeitender Industrien wie der Stahlerzeugung. Es ist sehr wichtig für verwandte Bereiche wie den Hochbau, die Konstruktion von Fahrzeugen wie Autos und Flugzeugen und Tiefbauprojekte wie Brücken. Darüber hinaus ist die Metallurgietechnik für die industrielle Herstellung vieler Investitions- und Konsumgüter unverzichtbar.
Die ältesten bekannten Beispiele der Metallbearbeitung stammen aus der Zeit um 7,000 v. Chr., als der Mensch anfing, primitive Waffen und Werkzeuge aus Kupfer zu verwenden. Um 6,000 v. Chr. nutzten die Menschen Feuer, um kupferhaltige Erze zu verhütten, um reinere Metalle herzustellen. Die ersten bekannten künstlichen Legierungen stammen aus dem Jahr 3,800 v. Chr., als Metallarbeiter im Nahen Osten begannen, Zinn und Kupfer zu legieren, um Bronze herzustellen, ein viel effektiveres Material für Waffen und Werkzeuge, das die Entwicklung der Zivilisation radikal prägen würde. Menschen in verschiedenen Teilen der Welt entdeckten selbstständig grundlegende metallurgische Prozesse. Diese Ereignisse gehen natürlich viele tausend Jahre der Idee des Ingenieurwesens als spezialisierte professionelle oder wissenschaftliche Disziplin voraus, aber der wesentliche Kern der metallurgischen Technik – die Nutzung von Wissen über Metalle, um sie für den menschlichen Gebrauch zu extrahieren, zu formen und umzuwandeln – ist vorhanden.