Metalurģija ir inženierzinātņu joma, kas veltīta darbam ar metāliem. Tas ietver jomas, tostarp metālu ieguvi no zemes, metālu rūdu attīrīšanu un no metālu maisījumiem izgatavotu materiālu, ko sauc par metālu sakausējumiem, projektēšanu un ražošanu. Tas ir ārkārtīgi svarīgi tādās jomās kā ražošana un būvniecība, kā arī plašam plaša patēriņa preču klāstam ar metāla sastāvdaļām.
Šo inženierzinātņu jomu parasti iedala divās jomās: ieguves metalurģijā un fiziskajā metalurģijā. Ieguves metalurģijā metalurģijas inženieriju izmanto, lai iegūtu un attīrītu no zemes iegūtos metālus. Metāli gandrīz vienmēr ir atrodami sajaukti ar citiem materiāliem minerālu atradnēs, ko sauc par rūdām, nevis atsevišķi, un bieži vien tie ir ķīmiskos savienojumos, nevis tīrā elementu formā. Pirms šos metālus var izmantot, tie vispirms ir jāizņem no rūdas.
To var izdarīt ar vairākām dažādām metodēm atkarībā no attiecīgās rūdas. Rūdas var karsēt, lai rūdā izraisītu fiziskas izmaiņas un ķīmiskas reakcijas. Ķīmiskos līdzekļus var izmantot, lai izraisītu ķīmiskas reakcijas savienojumos, kas satur metālu. Rūdas var izšķīdināt ūdenī, kas uzkarsēts, līdz tās ir izkusušas, lai metālu varētu izolēt elektriskos procesos. Kad metāls vairs nav ķīmiski savienots ar citiem elementiem, tas tiek attīrīts, lai to fiziski attīrītu. Visas šīs metodes ir atkarīgas no zināšanām metalurģijas inženierijā.
Kad metāli ir iegūti no vides, izmantojot ekstrakcijas metalurģiju, tos izmanto fiziskā metalurģija. Viens no galvenajiem metalurģijas inženierijas pielietojumiem ir metālu sakausējumu radīšana, apvienojot metālu ar citiem metāliem vai nemetāla materiāliem. Sakausējumiem var būt īpašības, kas atšķiras no to sastāvdaļām, un ir izveidots milzīgs sakausējumu klāsts, lai nodrošinātu materiālus dažādiem uzdevumiem. Visbiežāk sakausējuma sastāvdaļas tiek sajauktas, tās pietiekami karsējot, lai tās izkūst, un pēc tam sajaucot kopā un ļaujot maisījumam atdzist un sacietēt. Ir iespējami arī citi materiālu sakausēšanas veidi, piemēram, tos sajaucot cietā pulvera veidā un pēc tam pakļaujot lielam karstumam un spiedienam, lai tos apvienotu.
Pēc tam sakausējumu var pakļaut vairākiem dažādiem apstrādes procesiem, kas maina tā mehāniskās īpašības, nemainot tā ķīmisko sastāvu. Šie procesi var būt mehāniski, mainot sakausējuma kristālisko struktūru, pieliekot tam spēkus, radot mehānisku spriegumu. Tie var ietvert arī sakausējuma karsēšanu, jo tādi procesi kā sakausējuma ilgstoša turēšana augstā temperatūrā vai karsēšana un pēc tam atkal ātra atdzesēšana, iegremdējot to aukstā ūdenī vai eļļā, var ietekmēt arī kristālisko struktūru, kurā sakausējuma atomi ir sakārtoti. Metalurģijas inženierzinātnēs tiek izmantotas zinātniskās zināšanas par dažādu vielu maisījumu īpašībām un dažādu apstrādes fizikālo ietekmi, lai izstrādātu ražošanas procesu, lai izveidotu sakausējumu, kas ir vislabāk piemērots konkrētajam lietojumam.
Tādējādi metalurģijas inženierija ir metālu ražošanas nozaru, piemēram, tērauda ražošanas, centrā. Tas ir ļoti svarīgi saistītām jomām, piemēram, ēku celtniecībai, transportlīdzekļu, piemēram, automašīnu un lidmašīnu, projektēšanai un inženiertehniskajiem projektiem, piemēram, tiltiem. Turklāt metalurģijas inženierija ir būtiska daudzu kapitāla un patēriņa preču rūpnieciskai ražošanai.
Vecākie zināmie metālapstrādes piemēri datēti ar aptuveni 7,000. gadu pirms mūsu ēras, kad cilvēki sāka izmantot primitīvus ieročus un instrumentus, kas izgatavoti no vara. 6,000. gadu pirms mūsu ēras cilvēki izmantoja uguni, lai kausētu rūdas, kas satur varu, lai iegūtu tīrākus metālus. Pirmie zināmie mākslīgie sakausējumi ir datēti ar 3,800. gadu pirms mūsu ēras, kad metālapstrādes darbinieki Tuvajos Austrumos sāka leģēt alvu un varu, lai radītu bronzu – daudz efektīvāku materiālu ieročiem un instrumentiem, kas radikāli veidotu civilizācijas attīstību. Cilvēki dažādās pasaules daļās metalurģijas pamatprocesus atklāja neatkarīgi. Šie notikumi, protams, pirms idejas par inženieriju kā specializētu profesionālu vai zinātnisku disciplīnu ir daudzus tūkstošus gadu, taču metalurģijas inženierijas būtiskākais kodols — zināšanu par metāliem izmantošana, lai tos iegūtu, veidotu un pārveidotu cilvēku vajadzībām — ir klāt.