金属工学
金属はプラスチックより耐熱性に優れ、大部分は硬く、セラミックスより強靭であるため、構造材料として多く使われている。この際、材料の信頼性を構築するために重要な事は、材料が破壊してしまわないことである。
更には、化石燃料を大気に開放するといった地球温暖化の弊害側面をリサイクルによって補える工業材料である。一定加重が負荷されている場合、短期的に見ると変形しない材料も、十年・二十年と長時間に渡る加重負荷の環境下では、次第に変形し破壊に至ることもある。
この様な金属の変形に関する現象の解明を金属工学では、ミクロ的に転位の移動による塑性変形に対象を当てて研究を行う(転位論)。
金属工学と似た学問分野の名称に金属学(金属物理学)があり、2つの学問の対象とする領域は一致する。異なるのは金属に対する姿勢であり、より工学的な発想に立ち目標の達成を目指す場合には金属工学を、より物理学的な発想に立ち、理論の構築などと言った自然の法則を追究する際には金属学を使う。しかし言葉の使用者の好みや、対置する他の学問分野の名称等にも左右されることが多く、明確な言葉の使い分けはなされていないと考えてよい。
大学の金属工学科は、初めは金属のみについて研究していたが、次第にセラミックスや半導体材料など非金属も扱うようになり、対象領域が拡大していった。そのため、近年では大学の学科名が金属工学科から材料工学科と改称されることが多くなった。
なお、金属を制御することを意味する冶金という言葉は、日本においては「冶」の字が当用漢字外となったことから、制限漢字表である当用漢字の制定以降は金属学への言い換えの他、「や金」のような交ぜ書きがなされるようになった。現在でも「冶」は教育漢字はおろか、常用漢字にも含まれないために初等・中等教育では忌避される。しかしながら、中国などではこの用法は圧倒的に多く、日本でも日本冶金や粉末冶金協会、冶金研究所(日立金属の研究部門名称)などが見受けられ、考古学系での記述など多く使われており、漢字文化圏の用法としてはこちらが主流である。
人類が金属を利用し始めた当初は、自然銅や自然金などの天然に存在する鉱石をそのまま、あるいはわずかに加工して装飾用などに使用されるにとどまっていた。やがて紀元前6000年期には中東で銅の精錬が開始され、やや時代が下ると中国やアメリカ大陸でも精錬が開始された。銅精錬はそれほど高い技術を必要としないため、伝播だけではなく、アメリカ大陸にみられるように各所で独自に開発されたものも多いと考えられている。次いで紀元前3000年期には錫と銅の合金である青銅の製造技術が中東で開発された。青銅は銅よりも強靭であり、さらに加工も容易であったため、石に代わって青銅が中心素材となり、青銅器時代の幕が開いた。
次いで鉄の精練が行われるようになったが、鉄は融点が非常に高いため技術開発が難しく、各地で製法が発見された銅や青銅と異なり、世界でただ1度だけの発明であった可能性が高いと考えられている。鉄の利用が本格化するのは紀元前1400年ごろのヒッタイトにおいて炭を使って鉄を鍛造することにより鋼の製造に成功してからである。
金属を電気化学的な方法で抽出する精錬。銅の電解精錬やアルミニウムの溶融塩電解が代表例である。
金属と金属をつなぐ技術である、溶接・接合やはんだなども取り扱う。また、効率の良い加工法を追求するために、凝固・鋳造・鍛造・粉体加工(粉末冶金)の新たなる加工プロセスが研究されている。