Metalurško inženjerstvo je područje inženjerstva posvećeno radu s metalima. Obuhvaća područja uključujući vađenje metala iz zemlje, rafiniranje metalnih ruda te dizajn i proizvodnju materijala izrađenih od mješavina metala, zvanih metalne legure. Izuzetno je važan za područja kao što su proizvodnja i građevinarstvo, kao i za široku lepezu robe široke potrošnje s metalnim komponentama.
Ovo područje inženjerstva obično se dijeli na dva područja, ekstraktivnu metalurgiju i fizičku metalurgiju. U ekstraktivnoj metalurgiji metalurško inženjerstvo se koristi za vađenje i rafiniranje metala iskopanih iz zemlje. Metali se gotovo uvijek nalaze pomiješani s drugim materijalima u mineralnim naslagama zvanim rude, a ne sami i često su u kemijskim spojevima, a ne u čistom elementarnom obliku. Prije nego što se ovi metali mogu koristiti, prvo ih je potrebno ukloniti iz rude.
To se može učiniti s više različitih metoda, ovisno o rudi u pitanju. Rude se mogu zagrijavati kako bi se izazvale fizičke promjene i kemijske reakcije u rudi. Kemijska sredstva mogu se primijeniti da izazovu kemijske reakcije u spojevima koji sadrže metal. Rude se mogu otopiti u vodi zagrijanoj dok se ne rastale tako da se metal može izolirati električnim procesima. Nakon što metal više nije kemijski spojen s drugim elementima, zatim se rafinira kako bi se fizički pročišćavao. Sve ove metode ovise o poznavanju metalurškog inženjerstva.
Nakon što su metali dobiveni iz okoliša ekstrakcijske metalurgije, fizička metalurgija je ono što ih stavlja na korištenje. Jedna od primarnih primjena metalurškog inženjerstva je stvaranje metalnih legura kombiniranjem metala s drugim metalima ili nemetalnim materijalima. Legure mogu imati različita svojstva od svojih sastavnih dijelova, a stvoren je veliki broj legura za pružanje materijala za različite zadatke. Najčešće se sastavne tvari legure miješaju zagrijavanjem dovoljno da se rastope, a zatim se miješaju i ostavljaju da se smjesa ohladi i skrutne. Mogući su i drugi načini legiranja materijala, kao što je njihovo miješanje u krutom praškastom obliku, a zatim izlaganje velikoj toplini i pritisku kako bi se spojili.
Legura se tada može podvrgnuti nizu različitih procesa obrade koji mijenjaju njezina mehanička svojstva bez promjene kemijskog sastava. Ti procesi mogu biti mehanički, mijenjajući kristalnu strukturu legure primjenom sila na nju da izazovu mehaničko naprezanje. Oni također mogu uključivati zagrijavanje legure, jer procesi kao što je držanje legure na visokoj temperaturi kroz dulje vremensko razdoblje ili zagrijavanje, a zatim ponovno brzo hlađenje uranjanjem u hladnu vodu ili ulje također mogu utjecati na kristalnu strukturu u kojoj atomi legure su raspoređeni. Metalurško inženjerstvo primjenjuje znanstvena saznanja o karakteristikama različitih smjesa tvari i fizičkim učincima različitih tretmana kako bi osmislio proizvodni proces za stvaranje legure koja je najprikladnija za određenu primjenu.
Stoga je metalurško inženjerstvo u središtu industrija proizvodnje metala kao što je proizvodnja čelika. Vrlo je važno za srodna područja kao što su građevinarstvo, dizajn vozila kao što su automobili i zrakoplovi, te projekti niskogradnje kao što su mostovi. Dodatno, metalurško inženjerstvo je bitno za industrijsku proizvodnju mnogih kapitalnih i potrošačkih dobara.
Najstariji poznati primjeri obrade metala datiraju iz otprilike 7,000 godina prije Krista, kada su ljudi počeli koristiti primitivno oružje i alate izrađene od bakra. Do 6,000 godina prije Krista ljudi su koristili vatru za topljenje ruda koje sadrže bakar kako bi napravili čišće metale. Prve poznate legure koje je izradio čovjek datiraju iz 3,800. godine prije Krista, kada su metalci na Bliskom istoku počeli legirati kositar i bakar kako bi stvorili broncu, mnogo učinkovitiji materijal za oružje i alate koji će radikalno oblikovati razvoj civilizacije. Ljudi u različitim dijelovima svijeta samostalno su otkrivali osnovne metalurške procese. Ti događaji prethodili su ideji inženjerstva kao specijalizirane stručne ili znanstvene discipline mnogo tisuća godina, naravno, ali bitna jezgra metalurškog inženjerstva – korištenje znanja o metalima za ekstrakciju, oblikovanje i transformaciju za ljudsku upotrebu – je prisutna.