Der Begriff Schema bezeichnet in der Werkstoffforschung eine formalisierte, abstrahierte Darstellungsform von Prozessen, Strukturen oder Zusammenhängen. Schemata dienen dazu, komplexe physikalische und chemische Vorgänge so zu reduzieren, dass sie systematisch analysiert, kommuniziert und modelliert werden können.

Typische Anwendungsfelder sind Prozessschemata (z. B. für Wärmebehandlungen, Beschichtungs- oder Fügeverfahren), Reaktionsschemata (z. B. Phasenumwandlungen, Diffusionsreaktionen) und Strukturschemata (z. B. idealisierte Gefügemodelle für Mehrphasenwerkstoffe). Solche Schemata abstrahieren von geometrischen Details und exakten Größenordnungen zugunsten von Klarheit und Generalisierbarkeit.

Wissenschaftlich relevant ist, dass ein Schema immer eine modellhafte Vereinfachung darstellt und daher auf eindeutig definierten Annahmen beruhen muss. Präzise Legenden, Symboldefinitionen und Randbedingungen sind essentiell, um Fehlinterpretationen zu vermeiden und Vergleichbarkeit zwischen Studien herzustellen. In multiskaligen Ansätzen verbinden Schemata häufig atomare, mesoskopische und makroskopische Beschreibungsebenen, etwa bei der Kopplung von Phasendiagrammen, Gefügeentwicklung und resultierenden mechanischen Eigenschaften.

In der computergestützten Werkstoffentwicklung werden Schemata zunehmend formalisiert, z. B. als Flussdiagramme für Simulations-Workflows oder als standardisierte Reaktionsnetze für Kinetikmodelle. Damit fungieren sie nicht nur als Kommunikationsmittel, sondern auch als explizite, algorithmisch nutzbare Repräsentationen von Werkstoffwissen.