Temperatur ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgröße, die den mittleren Energieinhalt der mikroskopischen Freiheitsgrade eines Systems beschreibt. In der Werkstofftechnik bestimmt sie maßgeblich Diffusionsraten, Phasengleichgewichte, Reaktionskinetik und mechanische Eigenschaften.

Die Temperaturabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften lässt sich häufig durch Arrhenius-Gleichungen oder temperaturabhängige Zustands- und Phasendiagramme beschreiben. So steuern Austenitisierungstemperaturen und die Martensit-Starttemperatur (Ms) das Umwandlungsverhalten von Stählen und damit Härte, Zähigkeit und Eigenspannungszustände. Präzise Temperaturführung ist dabei essenziell, da geringe Abweichungen zu deutlichen Mikrostrukturänderungen führen können.

Bei hohen Temperaturen dominieren diffusionsgesteuerte Vorgänge wie Kriechen, Kornwachstum und Oxidation. Prozesse wie die Kalzinierung von Pulvern oder Keramiken erfordern definierte Kalzinierungstemperaturen, um Phasenumwandlungen und Porenstruktur gezielt einzustellen. In der spanenden und umformenden Fertigung beeinflusst die Werkzeugtemperatur Verschleißmechanismen, Wechselwirkungen an der Grenzfläche und Maßhaltigkeit.

Kryogene Temperaturen verändern Versagensmechanismen grundlegend; viele Metalle zeigen einen Übergang von duktil zu spröd. Die Charakterisierung bei tiefen und Zwischentemperaturen ist daher für sicherheitsrelevante Anwendungen unverzichtbar. In realen Bauteilen ist zudem die Temperaturverteilung räumlich und zeitlich inhomogen, wodurch thermische Spannungen und Gradienten in Mikrostruktur und Eigenschaften entstehen.

Für die werkstofftechnische Auslegung sind daher nicht nur einzelne Temperaturen, sondern komplette Temperatur-Zeit-Kollektive und deren Kopplung an mechanische, chemische und elektrische Felder entscheidend.