Материаловедение — это наука, изучающая зависимость между составом, структурой и свойствами материалов и закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных.

Курс материаловедения является одним из основных в общеинженерной подготовке инженера-механика. Развивающаяся техника и связанное с этим постепенно растущее использование материалов во все исторические эпохи были безусловно необходимой предпосылкой желания людей улучшить свою жизнь. Без определенных материалов в соответствующем количестве, качестве, форме, без приобретения необходимых для этого знаний и умений человечество осталось бы на примитивной ступени развития. Из металлических материалов самыми широко применяющимися являются железо и сплавы на его основе – стали и чугуны.

Современная промышленность требует создания новых материалов, обладающих специальными свойствами: износостойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, высокой удельной прочностью и др. Техническое значение материалов зависит от внутренне присущих им свойств, которые определяются химической и физической природой материала. Для каждого случая применения необходимо в первую очередь проверять технические характеристики материала, которые выражают его свойства и определяют техническую пригодность.

При проектировании, изготовлении и ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров, установок по переработке нефти и газа необходимо не только знание свойств применяемых материалов, но и методов их обработки для достижения заданных эксплуатационных свойств.

Применение термической и химико-термической обработки позволяет в очень широком диапазоне изменять прочность, твердость, пластичность металлов и сплавов. Знание их фазовых и структурных превращений, связанных с нагревом и охлаждением, позволяет правильно выбирать способы и режимы обработки, прогнозировать их механические и физические свойства. При высоких температурах изменяется структура металла, снижается его прочность, развивается ползучесть, происходит его окисление.

Из основных материалов в настоящее время наиболее динамично развиваются полимерные и неметаллические конструкционные материалы, из которых изготовляют детали станков, машин, механизмов, трубы. Применение полимерных материалов позволяет найти такие конструктивные решения для облегчения изделий, которые требуют минимума затрат материала. Изменение комплекса свойств с помощью комбинации материалов, особенно армирование полимеров волокном, существенно расширило эксплуатационные возможности этих материалов. В перспективе доля металлических материалов будет снижаться.

При монтаже и ремонте теплоэнергетического оборудования современных тепловых электростанций тепловая изоляция горячих поверхностей оборудования, паровых турбин, парогенераторов, трубопроводов является завершающим этапом производственного процесса.

Большой вклад в развитие материаловедения как науки внесли наши отечественные ученые. Павел Петрович Аносов (1797-1851 гг.), работая на Златоустовском металлургическом заводе, разработал технологию изготовления булатной стали, впервые применил газовую цементацию изделий и метод изучения строения стали под микроскопом, положив начало изучению закономерной связи между структурой и свойствами сплавов. Дмитрий Константинович Чернов (1839-1921 гг.) — основоположник научного металловедения. В 1896 г. открыл критические точки, при которых происходят фазовые превращения в сталях и установил влияние этих превращений на их строение и свойства; сформулировал законы кристаллизации металлов.

Новый качественный сдвиг в дальнейшем развитии материаловедения был достигнут благодаря трудам Н.С. Курнакова (1860-1944 гг.). Изученные и построенные им и его учениками диаграммы состояния многих металлических систем являются классическими и приводятся во всей мировой литературе.

Значительный вклад в развитие металловедения был сделан А.А. Байковым (1870-1946 гг.) и А.М. Бочваром (1870-1947 гг.). Последний разработал теорию подшипниковых сплавов, создал ряд марок этих сплавов и этим положил в России начало металловедению цветных сплавов. Он разработал учение о рекристаллизации металлов и провел большие исследования в области теории жаропрочности сплавов.

В течение ряда лет оставалась неизвестной природа закаленной стали и только в 1927 г. Г.В. Курдюмов, Н.Т. Гудцов и Н.Я. Селяков установили, что ее структура является пересыщенным твердым раствором.

Крупнейшие теоретические исследования термической обработки алюминиевых сплавов были выполнены С.Т. Конобаевским.

Невозможно перечислить всех выдающихся ученых и инженеров-практиков, работающих над созданием и внедрением новых конструкционных материалов в промышленность.